Номер 15, страница 31 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 4. Основы термохимии и химической кинетики - номер 15, страница 31.

Условие.

15. Перечислите четыре фактора, влияющие на изменение скорости реакции. Приведите примеры, иллюстрирующие влияние каждого фактора.

Решение.

Решение 2.

1. Концентрация реагентов. Скорость химической реакции зависит от числа столкновений между частицами реагирующих веществ в единицу времени в единице объема. Согласно закону действующих масс, чем выше концентрация реагентов, тем больше частиц находится в заданном объеме, что увеличивает частоту их столкновений, а следовательно, и скорость реакции.
Пример: Реакция между цинком и соляной кислотой протекает с выделением водорода: $Zn_{(тв)} + 2HCl_{(р-р)} \rightarrow ZnCl_{2(р-р)} + H_{2(г)}$. Если провести два опыта, используя в одном случае 10%-ный раствор HCl, а в другом — 20%-ный, то во втором случае водород будет выделяться значительно интенсивнее. Это происходит потому, что в более концентрированном растворе кислоты больше ионов водорода, вступающих в реакцию с цинком в единицу времени.
Ответ: Увеличение концентрации одного или нескольких реагирующих веществ, как правило, приводит к увеличению скорости реакции.

2. Температура. Повышение температуры увеличивает кинетическую энергию молекул. В результате частицы начинают двигаться быстрее, что приводит к более частым и более сильным столкновениям. Самое главное, при повышении температуры резко возрастает доля "активных" молекул — тех, чья энергия достаточна для преодоления энергетического барьера реакции (энергии активации). Эмпирическое правило Вант-Гоффа гласит, что повышение температуры на каждые 10°C увеличивает скорость реакции в 2–4 раза.
Пример: Пищевые продукты (мясо, молоко) быстро портятся при комнатной температуре, но могут храниться долгое время в холодильнике или морозильной камере. Это связано с тем, что процессы гниения и брожения — это химические реакции, скорость которых сильно замедляется при понижении температуры.
Ответ: Повышение температуры, как правило, приводит к значительному увеличению скорости реакции.

3. Площадь поверхности соприкосновения реагентов. Данный фактор важен для гетерогенных реакций, в которых реагенты находятся в разных агрегатных состояниях (например, твердое-жидкость, твердое-газ). Химическое взаимодействие происходит только на поверхности раздела фаз. Измельчение твердого реагента (например, дробление куска на гранулы или перетирание в порошок) приводит к увеличению общей площади его поверхности. Чем больше площадь контакта, тем больше частиц могут одновременно участвовать в реакции, что увеличивает ее скорость.
Пример: Кусок сахара растворяется в воде медленнее, чем такое же количество сахарного песка. В свою очередь, сахарная пудра растворится почти мгновенно. Во всех трех случаях масса сахара одинакова, но площадь поверхности, доступная для контакта с водой, кардинально различается.
Ответ: Увеличение площади поверхности соприкосновения реагентов в гетерогенной системе увеличивает скорость реакции.

4. Наличие катализатора или ингибитора. Катализаторы — это вещества, которые изменяют скорость химической реакции (чаще всего — увеличивают), но сами при этом не расходуются. Они предоставляют альтернативный механизм реакции с более низкой энергией активации. Ингибиторы, напротив, замедляют химические реакции.
Пример катализатора: Разложение пероксида водорода ($H_2O_2$) на воду и кислород при обычных условиях идет крайне медленно: $2H_2O_{2(р-р)} \rightarrow 2H_2O_{(ж)} + O_{2(г)}$. Однако если добавить к раствору небольшое количество оксида марганца(IV) ($MnO_2$), реакция протекает очень бурно с выделением большого количества кислорода. $MnO_2$ в данном случае выступает катализатором.
Ответ: Катализатор увеличивает скорость реакции, а ингибитор — уменьшает.