Номер 3, страница 126 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Готовимся к ЕГЭ. Глава 4. Химические реакции - номер 3, страница 126.

Условие.

3. Каталитическими реакциями являются

1) синтез аммиака

2) нейтрализация гидроксида натрия уксусной кислотой

3) термическое разложение известняка

4) промышленное окисление оксида серы(IV) до оксида серы(VI)

5) взаимодействие натрия с водой

6) гидрирование бензола

Ответ:

Решение.

Решение 2.

Каталитические реакции — это реакции, скорость которых избирательно увеличивается в присутствии веществ, называемых катализаторами. Катализаторы участвуют в промежуточных стадиях реакции, но их количество и химический состав не изменяются в результате реакции. Проанализируем каждый из предложенных процессов.

1) синтез аммиака

Промышленный синтез аммиака из азота и водорода (процесс Габера-Боша) является каталитической реакцией. Уравнение реакции:

$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$

Эта реакция проводится при высокой температуре и давлении с использованием катализатора (обычно на основе железа) для достижения приемлемой скорости. Без катализатора реакция практически не идет. Следовательно, это каталитическая реакция.

2) нейтрализация гидроксида натрия уксусной кислотой

Реакция нейтрализации — это взаимодействие кислоты и основания. В данном случае:

$CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$

Это быстрая ионная реакция, которая протекает самопроизвольно при смешивании реагентов и не требует катализатора. Следовательно, это не каталитическая реакция.

3) термическое разложение известняка

Разложение карбоната кальция при нагревании:

$CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2$

Этот процесс является термическим разложением, для его протекания требуется только высокая температура (около 900 °C). Катализатор не используется. Следовательно, это не каталитическая реакция.

4) промышленное окисление оксида серы(IV) до оксида серы(VI)

Это ключевая стадия производства серной кислоты (контактный процесс):

$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

Реакция является обратимой и медленной. Для увеличения скорости и выхода продукта в промышленности используют катализатор, как правило, оксид ванадия(V) ($V_2O_5$). Следовательно, это каталитическая реакция.

5) взаимодействие натрия с водой

Реакция щелочного металла с водой:

$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2$

Эта реакция протекает очень бурно и экзотермично при обычных условиях и не требует катализатора. Следовательно, это не каталитическая реакция.

6) гидрирование бензола

Реакция присоединения водорода к бензолу с образованием циклогексана:

$C_6H_6 + 3H_2 \rightarrow C_6H_{12}$

Из-за высокой стабильности ароматического кольца эта реакция требует жестких условий: высокой температуры, давления и обязательного присутствия катализатора (например, никеля, платины или палладия). Следовательно, это каталитическая реакция.

Таким образом, каталитическими являются реакции, указанные в пунктах 1, 4 и 6.

Ответ: 146