Номер 2, страница 64, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Дайте объяснение гетерогенному и гомогенному катализу.

Гомогенный катализ

Гомогенный (или однородный) катализ — это процесс, в котором катализатор и реагенты образуют единую фазу, то есть находятся в одном агрегатном состоянии (чаще всего в жидком растворе или в газовой смеси). В такой системе отсутствует граница раздела фаз, и химическая реакция протекает равномерно по всему объему. Молекулы катализатора и реагентов перемешаны на молекулярном уровне, что обеспечивает высокую доступность активных центров катализатора. Это, как правило, ведет к высокой скорости и селективности реакции. Основным недостатком гомогенного катализа является сложность отделения катализатора от продуктов реакции, что усложняет и удорожает процесс очистки.

Примером гомогенного катализа может служить этерификация уксусной кислоты этанолом в присутствии серной кислоты. Все компоненты находятся в жидкой фазе.

Другой пример — окисление оксида серы(IV) в газовой фазе, катализируемое оксидом азота(II):

$2SO_2(г) + O_2(г) \xrightarrow{NO(г)} 2SO_3(г)$

Ответ: Гомогенный катализ — это катализ, при котором катализатор и реагирующие вещества находятся в одной фазе (например, в растворе или газовой смеси), образуя однородную систему.

Гетерогенный катализ

Гетерогенный (или неоднородный) катализ — это процесс, в котором катализатор и реагенты находятся в разных фазах. Наиболее часто встречается система с твердым катализатором и газообразными или жидкими реагентами. В этом случае химическая реакция локализована на границе раздела фаз, то есть на поверхности твердого катализатора. Эффективность такого катализатора напрямую зависит от площади его поверхности и количества активных центров на ней.

Процесс гетерогенного катализа включает несколько стадий:

1. Диффузия (перенос) реагентов к поверхности катализатора.
2. Адсорбция (поглощение) реагентов на активных центрах поверхности.
3. Химическая реакция между адсорбированными молекулами.
4. Десорбция (освобождение) продуктов с поверхности.
5. Диффузия продуктов от поверхности катализатора в объем.

Классическим примером гетерогенного катализа является промышленный синтез аммиака (процесс Габера-Боша), где газообразные азот и водород реагируют на поверхности твердого катализатора на основе железа:

$N_2(г) + 3H_2(г) \xrightarrow{Fe(тв)} 2NH_3(г)$

Основное преимущество гетерогенного катализа — легкость отделения катализатора от реакционной смеси, что позволяет организовать непрерывные процессы и многократно использовать катализатор.

Ответ: Гетерогенный катализ — это катализ, при котором катализатор и реагирующие вещества находятся в разных фазах, а химическая реакция протекает на границе их раздела (чаще всего на поверхности твердого катализатора).