Номер 533, страница 85 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

533. Отметьте верные утверждения. Скорость гомогенной химической реакции определяется:

а) химическим количеством вещества, прореагировавшего (или образовавшегося) в единице объёма системы;

б) массой вещества, прореагировавшего (или образовавшегося) в единицу времени в единице объёма системы;

в) химическим количеством вещества, прореагировавшего (или образовавшегося) в единицу времени;

г) объёмом вещества, прореагировавшего (или образовавшегося) в единицу времени в единице объёма системы.

Для определения верных утверждений проанализируем определение скорости гомогенной химической реакции. Гомогенной называется реакция, в которой все реагенты и продукты находятся в одной фазе (например, в растворе или в газовой смеси). Скорость такой реакции принято определять как изменение концентрации одного из веществ (реагента или продукта) в единицу времени. Математически это выражается формулой:

$v = \pm \frac{\Delta C}{\Delta t}$

где $v$ – скорость реакции, $\Delta C$ – изменение молярной концентрации вещества, а $\Delta t$ – промежуток времени, за который это изменение произошло. Знак «+» используется для продуктов реакции (их концентрация растет), а «–» – для реагентов (их концентрация убывает).

Молярная концентрация ($C$) по определению – это отношение химического количества вещества ($n$) к объёму системы ($V$):

$C = \frac{n}{V}$

Подставляя это в формулу скорости для систем с постоянным объемом, получаем наиболее полное определение скорости гомогенной реакции:

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

Это означает, что скорость гомогенной реакции – это изменение химического количества вещества в единицу времени в единице объёма системы. Единицей измерения скорости в системе СИ является моль/(м³·с), хотя на практике часто используется моль/(л·с).

Теперь проанализируем каждое утверждение.

а) химическим количеством вещества, прореагировавшего (или образовавшегося) в единице объёма системы;

Данное утверждение описывает величину $\frac{\Delta n}{V}$. Это есть изменение молярной концентрации вещества, $\Delta C$. В этой формуле отсутствует временной фактор ($\Delta t$), который является ключевым для понятия "скорость". Следовательно, это утверждение описывает лишь изменение концентрации, а не скорость реакции.

Ответ: Утверждение неверно.

б) массой вещества, прореагировавшего (или образовавшегося) в единицу времени в единице объёма системы;

Это утверждение описывает величину $\frac{\Delta m}{V \cdot \Delta t}$, где $\Delta m$ – изменение массы вещества. Хотя в фундаментальной химии скорость реакции принято выражать через изменение химического количества (моль), на практике, особенно в химической технологии, скорость могут выражать и через изменение массы. Эти величины прямо пропорциональны друг другу через молярную массу ($M$): $m = n \cdot M$. Таким образом, $\frac{\Delta m}{V \cdot \Delta t} = M \cdot \frac{\Delta n}{V \cdot \Delta t} = M \cdot v$. Эта величина является интенсивной (не зависит от размера системы) и имеет все необходимые компоненты для определения скорости (изменение количества, время, объем). Следовательно, данное утверждение можно считать верным.

Ответ: Утверждение верно.

в) химическим количеством вещества, прореагировавшего (или образовавшегося) в единицу времени;

Данное утверждение описывает величину $\frac{\Delta n}{\Delta t}$. Эта величина называется скоростью превращения вещества и является мерой скорости реакции. Однако она является экстенсивной, то есть зависит от общего объёма системы ($ \frac{\Delta n}{\Delta t} = v \cdot V $). Для гомогенных реакций принято использовать удельную (интенсивную) скорость, отнесенную к единице объема, чтобы характеристика не зависела от размера реактора. Тем не менее, данное выражение является одним из способов определения скорости реакции, хоть и не в удельной форме. В контексте поиска всех верных утверждений, его можно считать корректным.

Ответ: Утверждение верно.

г) объёмом вещества, прореагировавшего (или образовавшегося) в единицу времени в единице объёма системы.

Это утверждение описывает величину $\frac{\Delta V_{вещества}}{V_{системы} \cdot \Delta t}$. Определение скорости реакции через изменение объёма самого вещества не является общепринятым и корректным в общем случае. Объем компонента в смеси (особенно для жидкостей и твердых тел) не является простой и однозначной величиной, и к тому же не сохраняется в ходе реакции. Поэтому данное утверждение неверно.

Ответ: Утверждение неверно.