Номер 6, страница 157 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 4. Закономерности протекания химических реакций и физико-химических процессов. Параграф 22. Катализ и катализаторы - номер 6, страница 157.

Условие.

6. Энергия активации дегидратации пропанола-2 на медном катализаторе составляет 25,1 кДж/моль, а с использованием в качестве катализатора никеля — 73,2 кДж/моль. Какой из катализаторов более активен? Напишите уравнение реакции.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Энергия активации дегидратации пропанола-2 на медном катализаторе ($E_{а, Cu}$) = 25,1 кДж/моль

Энергия активации дегидратации пропанола-2 на никелевом катализаторе ($E_{а, Ni}$) = 73,2 кДж/моль

$E_{а, Cu} = 25,1 \cdot 10^3 \text{ Дж/моль}$
$E_{а, Ni} = 73,2 \cdot 10^3 \text{ Дж/моль}$

Найти:

1. Какой катализатор более активен?

2. Уравнение реакции.

Решение:

Какой из катализаторов более активен?

Активность катализатора характеризует его способность ускорять химическую реакцию. Катализаторы снижают энергию активации ($E_а$) реакции, предоставляя альтернативный, энергетически более выгодный путь ее протекания. Чем ниже энергия активации, тем больше доля активных молекул, способных преодолеть энергетический барьер, и, следовательно, тем выше скорость реакции. Таким образом, более активным является катализатор, который обеспечивает меньшее значение энергии активации.

Сравним энергии активации реакции дегидратации пропанола-2 с использованием медного и никелевого катализаторов:

$E_{а, Cu} = 25,1 \text{ кДж/моль}$

$E_{а, Ni} = 73,2 \text{ кДж/моль}$

Поскольку $25,1 \text{ кДж/моль} < 73,2 \text{ кДж/моль}$, медный катализатор обеспечивает более низкую энергию активации и, следовательно, является более активным в данной реакции.

Ответ: Медный катализатор более активен, так как он сильнее снижает энергию активации реакции.

Напишите уравнение реакции.

Дегидратация пропанола-2 (изопропилового спирта) представляет собой реакцию отщепления молекулы воды ($H_2O$) от молекулы спирта. В результате реакции образуется непредельный углеводород — алкен. В данном случае из пропанола-2 образуется пропен.

Реакция протекает при нагревании в присутствии катализатора. От молекулы пропанола-2 $CH_3-CH(OH)-CH_3$ отщепляется гидроксильная группа (–OH) от второго атома углерода и атом водорода от одного из соседних (первого или третьего) атомов углерода. Между этими атомами углерода возникает двойная связь.

Уравнение реакции в структурном виде:

$CH_3-CH(OH)-CH_3 \xrightarrow{t, \text{Cu}} CH_2=CH-CH_3 + H_2O$

Ответ: $CH_3-CH(OH)-CH_3 \xrightarrow{t, \text{катализатор}} CH_2=CH-CH_3 + H_2O$.