Номер 2, страница 115 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

2. Как изменяется скорость реакции по мере её протекания?

В подавляющем большинстве случаев скорость химической реакции уменьшается по мере её протекания. Основная причина этого заключается в изменении концентрации реагирующих веществ (реагентов).

В соответствии с законом действующих масс, скорость химической реакции напрямую зависит от концентрации реагентов. Рассмотрим общую реакцию, где вещества A и B вступают в реакцию, образуя продукты:

$aA + bB \rightarrow \text{продукты}$

Скорость этой реакции ($v$) может быть выражена математически следующим образом:

$v = k \cdot [A]^a \cdot [B]^b$

где:

$[A]$ и $[B]$ — молярные концентрации реагентов A и B,

$a$ и $b$ — стехиометрические коэффициенты (в случае простых реакций) или порядки реакции по соответствующим веществам,

$k$ — константа скорости, которая зависит от температуры и природы веществ.

В начальный момент времени, когда реакция только начинается, концентрации исходных веществ $[A]$ и $[B]$ являются максимальными. Это обеспечивает наибольшую частоту столкновений между частицами реагентов и, следовательно, максимальную скорость реакции.

По мере протекания реакции реагенты расходуются, превращаясь в продукты. В результате их концентрации $[A]$ и $[B]$ постепенно уменьшаются. Согласно приведенной выше формуле, снижение концентраций реагентов приводит к прямому снижению скорости реакции. В конечном итоге, когда один из реагентов полностью израсходуется, реакция останавливается, и ее скорость становится равной нулю.

Существуют и особые случаи, которые являются исключениями из этого общего правила:

Автокаталитические реакции. В таких реакциях один из образующихся продуктов выступает в роли катализатора, ускоряя саму реакцию. Поэтому в начале, по мере накопления продукта-катализатора, скорость реакции будет возрастать. Достигнув максимального значения, она начнет снижаться из-за исчерпания исходных реагентов.

Реакции нулевого порядка. Скорость таких реакций не зависит от концентрации реагентов ($v = k$) и остается постоянной, пока реагент не израсходуется полностью.

Экзотермические реакции в неизотермических условиях. Если реакция протекает с выделением большого количества тепла, а теплоотвод из системы затруднен, то температура реакционной смеси будет расти. Поскольку повышение температуры экспоненциально увеличивает константу скорости $k$ (согласно уравнению Аррениуса), это может привести к увеличению общей скорости реакции, несмотря на снижение концентрации реагентов.

Ответ: В общем случае скорость химической реакции максимальна в начальный момент и уменьшается с течением времени. Это происходит из-за того, что реагенты расходуются, и их концентрация падает, что приводит к снижению частоты эффективных столкновений между частицами. В редких случаях, например, в автокаталитических реакциях, скорость может сначала увеличиваться.