Номер 1, страница 15 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 1. Классификация химических реакций. Параграф 3. Скорость химических реакций. Подумай, ответь, выполни... - номер 1, страница 15.

Условие.

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

Решение.

Решение 2.

Скорость химической реакции — это физико-химическая величина, которая показывает, как быстро изменяется количество (концентрация) реагентов или продуктов реакции в единицу времени. Она является ключевой характеристикой химической кинетики. Различают скорость гомогенных и гетерогенных реакций.

1. Скорость гомогенной реакции

Гомогенной называется реакция, в которой все реагенты и продукты находятся в одной фазе (например, все в растворе или все в газовой смеси). Для таких реакций скорость определяется как изменение молярной концентрации одного из веществ в единицу времени в единице объема системы.

Средняя скорость реакции ($v_{ср}$) за промежуток времени от $t_1$ до $t_2$ рассчитывается по формуле:

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

где:

• $\Delta C$ — изменение молярной концентрации вещества (в моль/л);
• $\Delta t$ — промежуток времени, за который произошло это изменение (в с, мин);
• $C_1$ и $C_2$ — молярные концентрации вещества в моменты времени $t_1$ и $t_2$ соответственно.

Знак «–» ставится, если скорость определяется по изменению концентрации исходного вещества (реагента), так как его концентрация со временем уменьшается ($C_2 < C_1$), а скорость реакции — величина положительная. Знак «+» используется при расчете по продукту реакции, так как его концентрация со временем возрастает ($C_2 > C_1$).

Единица измерения скорости гомогенной реакции — моль/(л·с).

2. Скорость гетерогенной реакции

Гетерогенной называется реакция, протекающая на границе раздела фаз (например, реакция между твердым веществом и газом, или между двумя несмешивающимися жидкостями). В этом случае скорость реакции зависит от площади поверхности, на которой она происходит.

Скорость гетерогенной реакции определяется как изменение количества вещества в единицу времени на единице площади поверхности раздела фаз:

$v = \pm \frac{\Delta n}{S \cdot \Delta t}$

где:

• $\Delta n$ — изменение количества вещества (в моль);
• $S$ — площадь поверхности контакта реагентов (в м²);
• $\Delta t$ — промежуток времени (в с).

Единица измерения скорости гетерогенной реакции — моль/(м²·с).

Как определяют скорость химической реакции

Скорость химической реакции определяют экспериментально. Для этого необходимо следить за изменением какого-либо измеряемого параметра системы с течением времени. Этот параметр должен быть связан с концентрацией одного из реагентов или продуктов.

Общий алгоритм определения скорости:

1. Запускают химическую реакцию при заданных условиях (температура, давление).
2. В определенные моменты времени ($t_1, t_2, t_3, \dots$) измеряют концентрацию одного из веществ ($C_1, C_2, C_3, \dots$). Для этого могут отбираться пробы и "замораживаться" (резко останавливать реакцию) для последующего анализа, либо измерения могут проводиться непосредственно в реакционной смеси.
3. Методы измерения концентрации могут быть различными:
   • Химические: титрование.
   • Физические: измерение давления (для реакций с участием газов), объема газа, электропроводности, показателя преломления, оптической плотности раствора (колориметрия, спектрофотометрия), pH и др.
   • Физико-химические: хроматография.
4. По полученным данным строят график зависимости концентрации от времени (кинетическую кривую).
5. Используя данные с графика (значения $C$ и $t$), рассчитывают среднюю скорость реакции за определенный промежуток времени по формуле $v_{ср} = |\frac{\Delta C}{\Delta t}|$.
6. Для нахождения мгновенной скорости в конкретный момент времени $t$ находят тангенс угла наклона касательной, проведенной к кинетической кривой в точке, соответствующей этому времени. Математически это соответствует нахождению производной: $v = |\frac{dC}{dt}|$.

Ответ: Скорость химической реакции — это величина, показывающая изменение концентрации (или количества вещества) реагента или продукта в единицу времени. Её определяют экспериментально, измеряя концентрацию одного из веществ через определенные промежутки времени и затем рассчитывая скорость по формуле, связывающей изменение концентрации и время.