Номер 1, страница 61, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Что такое скорость химической реакции и как ее определяют?

Решение

Скорость химической реакции — это физико-химическая величина, которая характеризует, как быстро изменяется количество одного из участвующих в реакции веществ (реагента или продукта) с течением времени. Она является ключевым понятием в химической кинетике.

Различают определение скорости для гомогенных и гетерогенных реакций:

Для гомогенных реакций, которые протекают в одной фазе (например, в растворе или газовой смеси), скорость определяется как изменение молярной концентрации вещества в единицу времени в единице объёма системы.

Для гетерогенных реакций, протекающих на границе раздела фаз (например, растворение металла в кислоте), скорость определяется как изменение количества вещества в единицу времени на единице площади поверхности раздела фаз.

На практике скорость химической реакции чаще всего определяют для гомогенных систем. Для этого рассчитывают среднюю скорость реакции за определённый промежуток времени. Её находят, измеряя концентрацию одного из реагентов или продуктов в начальный момент времени ($C_1$ при $t_1$) и в конечный момент времени ($C_2$ при $t_2$).

Средняя скорость ($v_{ср}$) вычисляется по формуле:

$v_{ср} = \pm \frac{\Delta C}{\Delta t} = \pm \frac{C_2 - C_1}{t_2 - t_1}$

В этой формуле:

$\Delta C$ — это изменение молярной концентрации вещества (в моль/л);

$\Delta t$ — промежуток времени, за который произошло это изменение (в с, мин, ч).

Знак «+» ставится, если скорость определяется по изменению концентрации продукта реакции, так как его концентрация со временем растет ($C_2 > C_1$). Знак «-» ставится, если скорость определяется по изменению концентрации исходного вещества (реагента), так как его концентрация со временем уменьшается ($C_2 < C_1$). Это необходимо, чтобы скорость реакции всегда была положительной величиной.

Единицей измерения скорости гомогенной реакции в системе СИ является моль на литр в секунду (моль/(л·с) или моль·л^-1·с^-1).

Важно учитывать, что скорости изменения концентраций разных веществ в одной и той же реакции могут отличаться из-за стехиометрических коэффициентов. Для реакции общего вида:

$aA + bB \rightarrow cC + dD$

где a, b, c, d — стехиометрические коэффициенты, скорость реакции определяется однозначно для всей реакции и не зависит от выбора вещества для измерения. Она вычисляется так:

$v = -\frac{1}{a}\frac{\Delta[A]}{\Delta t} = -\frac{1}{b}\frac{\Delta[B]}{\Delta t} = +\frac{1}{c}\frac{\Delta[C]}{\Delta t} = +\frac{1}{d}\frac{\Delta[D]}{\Delta t}$

где [A], [B], [C], [D] — молярные концентрации соответствующих веществ. Этот подход позволяет получить единое значение скорости для всей реакции.

Ответ:

Скорость химической реакции — это величина, показывающая изменение концентрации одного из реагентов или продуктов реакции в единицу времени. Для гомогенных реакций её определяют по формуле средней скорости $v = \pm \frac{\Delta C}{\Delta t}$, где $\Delta C$ — изменение молярной концентрации вещества за промежуток времени $\Delta t$. Знак «-» используется для реагентов (их концентрация убывает), а знак «+» — для продуктов (их концентрация возрастает), чтобы скорость всегда была положительной величиной. Единица измерения — моль/(л·с).