Номер 3, страница 142 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 4. Закономерности протекания химических реакций и физико-химических процессов. Параграф 20. Скорость химических реакций - номер 3, страница 142.

Условие.

3. Изобразите энергетический профиль гипотетической экзо- и эндотермической реакции. Чем они различаются? На графике укажите энергию активации реакции и её энтальпию.

Решение.

Решение 2.

Решение

Энергетический профиль экзотермической реакции

Экзотермическая реакция — это химическая реакция, сопровождающаяся выделением теплоты. На энергетическом профиле это отражается тем, что энергия продуктов реакции ($H_{прод}$) ниже, чем энергия исходных реагентов ($H_{реаг}$). Изменение энтальпии реакции ($\Delta H$) для таких процессов является отрицательной величиной.

Ниже представлен гипотетический энергетический профиль экзотермической реакции с указанием энергии активации и энтальпии.

На графике энергия активации ($E_a$) — это разность энергий между переходным состоянием (пик кривой) и исходными реагентами. Энтальпия реакции ($\Delta H$) — это разность энергий между продуктами и реагентами.

Ответ: Энергетический профиль экзотермической реакции изображен на графике. Он характеризуется тем, что уровень энергии продуктов ниже уровня энергии реагентов. Энергия активации $E_a$ — это энергетический барьер реакции, а энтальпия $\Delta H$ — отрицательная величина, показывающая выделение энергии.

Энергетический профиль эндотермической реакции

Эндотермическая реакция — это химическая реакция, сопровождающаяся поглощением теплоты. В этом случае энергия продуктов реакции ($H_{прод}$) оказывается выше, чем энергия исходных реагентов ($H_{реаг}$). Изменение энтальпии реакции ($\Delta H$) для таких процессов является положительной величиной.

Ниже представлен гипотетический энергетический профиль эндотермической реакции с указанием энергии активации и энтальпии.

Как и в предыдущем случае, энергия активации ($E_a$) — это барьер, который нужно преодолеть реагентам, а энтальпия реакции ($\Delta H$) — это разница в энергии между продуктами и реагентами.

Ответ: Энергетический профиль эндотермической реакции изображен на графике. Он характеризуется тем, что уровень энергии продуктов выше уровня энергии реагентов. Энергия активации $E_a$ — это энергетический барьер реакции, а энтальпия $\Delta H$ — положительная величина, показывающая поглощение энергии.

Различия между экзо- и эндотермическими реакциями

Основное различие между экзо- и эндотермическими реакциями заключается в изменении энтальпии системы ($\Delta H$) и, как следствие, в направлении теплообмена с окружающей средой.

Экзотермические реакции:
- Протекают с выделением тепла в окружающую среду.
- Энтальпия продуктов ($H_{прод}$) меньше энтальпии реагентов ($H_{реаг}$).
- Изменение энтальпии отрицательно: $\Delta H = H_{прод} - H_{реаг} < 0$.
- Продукты реакции энергетически более стабильны, чем реагенты.

Эндотермические реакции:
- Протекают с поглощением тепла из окружающей среды.
- Энтальпия продуктов ($H_{прод}$) больше энтальпии реагентов ($H_{реаг}$).
- Изменение энтальпии положительно: $\Delta H = H_{прод} - H_{реаг} > 0$.
- Продукты реакции энергетически менее стабильны, чем реагенты.

Таким образом, ключевое различие на энергетических профилях — это взаимное расположение уровней энергии реагентов и продуктов.

Ответ: Экзо- и эндотермические реакции различаются знаком изменения энтальпии ($\Delta H$). У экзотермических реакций $\Delta H < 0$, что означает выделение тепла и более низкий энергетический уровень продуктов по сравнению с реагентами. У эндотермических реакций $\Delta H > 0$, что означает поглощение тепла и более высокий энергетический уровень продуктов по сравнению с реагентами.