Номер 530, страница 85 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

530. Укажите верные утверждения:

а) скорость химической реакции измеряется в моль/с;

б) скорость химической реакции, определённая по любому исходному веществу или продукту, может быть одинаковой для некоторых реакций;

в) скорость любой гомогенной химической реакции по мере её протекания увеличивается;

г) число активных молекул зависит от температуры;

д) катализатор химической реакции повышает энергию активации;

е) чем выше температура, тем большее число молекул имеют энергию, превышающую энергию активации;

ж) для протекания реакции между двумя веществами как минимум необходимо столкновение частиц этих веществ;

з) для гомогенной реакции скорость можно выражать B $\frac{\text{ммоль}}{\text{дм}^3 \cdot \text{мин}}$

а) скорость химической реакции измеряется в моль/с;

Скорость химической реакции в гомогенной системе определяется как изменение концентрации реагента или продукта в единицу времени. Единицей измерения концентрации в системе СИ является моль/м³, но на практике часто используют моль/л или моль/дм³. Соответственно, единица измерения скорости — это моль/(л·с) или моль/(дм³·с). Величина, измеряемая в моль/с, представляет собой изменение количества вещества в единицу времени (${\Delta n}/{\Delta t}$) и не является удельной скоростью реакции, которая обычно относится к единице объёма (для гомогенных реакций) или единице площади поверхности (для гетерогенных реакций). Поэтому данное утверждение не является общепринятым и точным определением единицы измерения скорости химической реакции.

Ответ: Неверно.

б) скорость химической реакции, определённая по любому исходному веществу или продукту, может быть одинаковой для некоторых реакций;

Для общей реакции $aA + bB \rightarrow cC + dD$ скорости изменения концентраций отдельных веществ связаны через стехиометрические коэффициенты. Общая скорость реакции $v$ выражается как $v = -\frac{1}{a}\frac{\Delta[A]}{\Delta t} = -\frac{1}{b}\frac{\Delta[B]}{\Delta t} = +\frac{1}{c}\frac{\Delta[C]}{\Delta t} = +\frac{1}{d}\frac{\Delta[D]}{\Delta t}$. Скорости, определённые по изменению концентрации каждого отдельного вещества (например, скорость расходования А, $-\frac{\Delta[A]}{\Delta t}$, и скорость образования С, $+\frac{\Delta[C]}{\Delta t}$), будут равны только в том случае, если их стехиометрические коэффициенты равны ($a=c$). Поскольку утверждение гласит, что это "может быть одинаковой для некоторых реакций", оно верно. Например, для реакции $A + B \rightarrow C + D$, где все коэффициенты равны 1, скорости по всем веществам будут одинаковы.

Ответ: Верно.

в) скорость любой гомогенной химической реакции по мере её протекания увеличивается;

Скорость большинства химических реакций зависит от концентрации реагентов. По мере протекания реакции концентрация исходных веществ уменьшается, что, согласно закону действующих масс, приводит к снижению скорости реакции. Существуют автокаталитические реакции, скорость которых может на некотором этапе возрастать, но утверждение "скорость любой... реакции... увеличивается" является неверным, так как это не общее правило, а исключение.

Ответ: Неверно.

г) число активных молекул зависит от температуры;

Активные молекулы — это молекулы, энергия которых достаточна для вступления в химическую реакцию при столкновении (т.е. превышает энергию активации). Согласно статистическому распределению Максвелла-Больцмана, с ростом температуры средняя кинетическая энергия молекул увеличивается, и доля молекул, обладающих высокой энергией, возрастает. Следовательно, число активных молекул напрямую зависит от температуры.

Ответ: Верно.

д) катализатор химической реакции повышает энергию активации;

Действие катализатора заключается в том, что он направляет реакцию по новому пути, который характеризуется более низкой энергией активации ($E_a$). Снижение энергетического барьера реакции приводит к увеличению доли эффективных столкновений и, как следствие, к увеличению скорости реакции. Утверждение, что катализатор повышает энергию активации, противоречит его определению и механизму действия.

Ответ: Неверно.

е) чем выше температура, тем большее число молекул имеет энергию, превышающую энергию активации;

Это утверждение является фундаментальным положением химической кинетики. Повышение температуры приводит к увеличению средней кинетической энергии молекул в системе. Согласно распределению молекул по энергиям, это означает, что при более высокой температуре значительно большая доля молекул будет обладать энергией, равной или превышающей энергию активации, что и обуславливает сильную зависимость скорости реакции от температуры.

Ответ: Верно.

ж) для протекания реакции между двумя веществами как минимум необходимо столкновение частиц этих веществ;

Согласно теории столкновений, химическая реакция является результатом столкновения частиц реагирующих веществ (атомов, молекул, ионов). Столкновение — это необходимое, но не всегда достаточное условие для реакции. Для того чтобы столкновение было эффективным (привело к образованию продуктов), частицы должны обладать достаточной энергией (энергией активации) и быть правильно сориентированы в пространстве.

Ответ: Верно.

з) для гомогенной реакции скорость можно выражать в $\frac{ммоль}{дм^3 \cdot мин}$

Скорость гомогенной реакции измеряется как изменение концентрации в единицу времени. Единицей концентрации является моль/дм³ (что эквивалентно моль/л), а единицей времени может быть секунда, минута или час. Таким образом, $\frac{моль}{дм^3 \cdot мин}$ — корректная единица измерения скорости. Миллимоль (ммоль) — это дольная единица ($1 \text{ моль} = 1000 \text{ ммоль}$), и её использование в числителе также корректно, особенно при измерении скоростей медленных реакций.

Ответ: Верно.