Номер 574, страница 94 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

574. *Как изменится скорость химической реакции между газообразными веществами, реагирующими в герметичном сосуде по уравнению $2CO_{\text{(г)}} + O_{2\text{(г)}} = 2CO_{2\text{(г)}}$, если уменьшить давление в сосуде в 3 раза?

Дано:

Уравнение реакции: $2\text{CO}_{(\text{г})} + \text{O}_{2(\text{г})} = 2\text{CO}_{2(\text{г})}$

Уменьшение давления: в 3 раза.

Найти:

Изменение скорости химической реакции.

Решение:

Скорость химической реакции для газообразных веществ определяется законом действующих масс. Для данной реакции выражение для скорости $v$ имеет вид:

$v = k \cdot [CO]^2 \cdot [O_2]$

где $k$ — константа скорости, а $[CO]$ и $[O_2]$ — молярные концентрации реагентов.

Пусть начальная скорость реакции равна $v_1$. Она соответствует начальным концентрациям $[CO]_1$ и $[O_2]_1$.

$v_1 = k \cdot [CO]_1^2 \cdot [O_2]_1$

Для идеального газа концентрация вещества $C$ прямо пропорциональна его парциальному давлению $p$ при постоянной температуре ($C = \frac{p}{RT}$). Поскольку все вещества находятся в одном герметичном сосуде, уменьшение общего давления в 3 раза приведет к уменьшению парциального давления каждого из газов-реагентов также в 3 раза. Следовательно, концентрации реагентов тоже уменьшатся в 3 раза.

Новые концентрации $[CO]_2$ и $[O_2]_2$ будут равны:

$[CO]_2 = \frac{[CO]_1}{3}$

$[O_2]_2 = \frac{[O_2]_1}{3}$

Подставим новые концентрации в уравнение скорости, чтобы найти новую скорость реакции $v_2$:

$v_2 = k \cdot [CO]_2^2 \cdot [O_2]_2 = k \cdot \left(\frac{[CO]_1}{3}\right)^2 \cdot \left(\frac{[O_2]_1}{3}\right)$

Раскроем скобки:

$v_2 = k \cdot \frac{[CO]_1^2}{3^2} \cdot \frac{[O_2]_1}{3} = k \cdot \frac{[CO]_1^2}{9} \cdot \frac{[O_2]_1}{3} = \frac{k \cdot [CO]_1^2 \cdot [O_2]_1}{27}$

Так как $v_1 = k \cdot [CO]_1^2 \cdot [O_2]_1$, то можно записать:

$v_2 = \frac{v_1}{27}$

Таким образом, скорость химической реакции уменьшится в 27 раз.

Ответ: скорость реакции уменьшится в 27 раз.