Номер 5, страница 16 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

5. В случае участия в реакции газообразных веществ увеличение давления приводит к

В случае участия в реакции газообразных веществ увеличение давления приводит к увеличению скорости химической реакции.

Решение

Данное утверждение можно объяснить с точки зрения химической кинетики и принципа химического равновесия.

1. Влияние на скорость реакции

Скорость химической реакции напрямую зависит от концентрации реагирующих веществ, что описывается законом действующих масс. Для газообразных веществ их концентрация $C$ (количество вещества $n$ в объеме $V$, $C = n/V$) прямо пропорциональна давлению $P$ при постоянной температуре. Это следует из уравнения состояния идеального газа: $P = (\frac{n}{V})RT = CRT$.

При увеличении давления (например, за счет уменьшения объема) молекулы газа оказываются ближе друг к другу, то есть их концентрация возрастает. В результате увеличивается частота столкновений между реагирующими частицами, что приводит к увеличению числа эффективных столкновений в единицу времени и, как следствие, к росту скорости реакции.

Для общей реакции вида $aA(г) + bB(г) \rightarrow \text{продукты}$ скорость реакции $v$ выражается уравнением:

$v = k \cdot [A]^a \cdot [B]^b$

где $[A]$ и $[B]$ – молярные концентрации веществ, а $k$ – константа скорости. Так как при увеличении давления концентрации $[A]$ и $[B]$ растут, скорость реакции $v$ также увеличивается.

2. Влияние на химическое равновесие (Принцип Ле Шателье)

Если реакция является обратимой, увеличение давления также смещает химическое равновесие. Согласно принципу Ле Шателье, внешнее воздействие на систему, находящуюся в состоянии равновесия, приводит к смещению этого равновесия в направлении, в котором эффект произведенного воздействия ослабляется. Увеличение давления будет способствовать протеканию той реакции (прямой или обратной), которая ведет к уменьшению общего числа молей газообразных веществ, а следовательно, к уменьшению давления.

Например, в реакции синтеза аммиака:

$N_2(г) + 3H_2(г) \rightleftharpoons 2NH_3(г)$

В левой части уравнения находится $1 + 3 = 4$ моль газа, а в правой — $2$ моль газа. Увеличение давления сместит равновесие вправо, в сторону образования аммиака, так как это уменьшает общее число молекул газа в системе.

Если же число молей газов в левой и правой частях уравнения одинаково (например, $H_2(г) + I_2(г) \rightleftharpoons 2HI(г)$), то изменение давления не приведет к смещению равновесия. Однако скорости и прямой, и обратной реакций все равно возрастут.

Таким образом, увеличение скорости реакции является фундаментальным и всеобщим следствием повышения давления для реакций с участием газов.

Ответ: увеличению скорости химической реакции.