Номер 36, страница 33 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 4. Основы термохимии и химической кинетики - номер 36, страница 33.

Условие.

36. Как изменится скорость реакции получения аммиака из простых веществ, если при неизменной температуре уменьшить объём газовой смеси в 3 раза?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V_2 = \frac{V_1}{3}$ (объем уменьшился в 3 раза)
$T = \text{const}$ (температура постоянна)

Найти:

$\frac{v_2}{v_1} - ?$ (во сколько раз изменится скорость реакции)

Решение:

1. Запишем уравнение реакции получения аммиака из простых веществ (азота и водорода):
$N_2(г) + 3H_2(г) \rightarrow 2NH_3(г)$

2. Согласно закону действующих масс, скорость химической реакции для гомогенной системы прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам. Выражение для скорости данной реакции (v) имеет вид:
$v = k \cdot [N_2] \cdot [H_2]^3$
где $k$ – константа скорости (при постоянной температуре она не изменяется), $[N_2]$ и $[H_2]$ – молярные концентрации азота и водорода.

3. Концентрация вещества $C$ связана с объемом $V$ по формуле $C = \frac{n}{V}$, где $n$ – количество вещества. По условию задачи объем газовой смеси уменьшается в 3 раза, а количество вещества реагентов не изменяется. Следовательно, концентрация каждого из реагентов (азота и водорода) увеличится в 3 раза.
Пусть начальные концентрации и скорость были $[N_2]_1$, $[H_2]_1$ и $v_1$.
$v_1 = k \cdot [N_2]_1 \cdot [H_2]_1^3$
После уменьшения объема новые концентрации станут:
$[N_2]_2 = 3 \cdot [N_2]_1$
$[H_2]_2 = 3 \cdot [H_2]_1$

4. Подставим новые значения концентраций в уравнение скорости, чтобы найти новую скорость $v_2$:
$v_2 = k \cdot [N_2]_2 \cdot [H_2]_2^3 = k \cdot (3 \cdot [N_2]_1) \cdot (3 \cdot [H_2]_1)^3$
$v_2 = k \cdot (3 \cdot [N_2]_1) \cdot (27 \cdot [H_2]_1^3)$
$v_2 = (3 \cdot 27) \cdot (k \cdot [N_2]_1 \cdot [H_2]_1^3)$
Так как выражение в скобках равно начальной скорости $v_1$, получаем:
$v_2 = 81 \cdot v_1$

5. Найдем отношение новой скорости к начальной, чтобы определить, как изменилась скорость:
$\frac{v_2}{v_1} = \frac{81 \cdot v_1}{v_1} = 81$

Ответ: Скорость реакции увеличится в 81 раз.