Задание №18 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения задачи проанализируем уравнение реакции между этином (ацетиленом) и водородом. Это реакция гидрирования, которая в общем виде выглядит так:
C₂H₂(г) + 2H₂(г) → (Ni, t°) C₂H₆(г)

Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры, давления (для газов) и наличия катализатора. Разберем каждое воздействие из предложенного списка:

1) Увеличение концентрации водорода. Водород (H₂) является исходным веществом (реагентом). Согласно закону действующих масс, скорость реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагентов. Следовательно, при добавлении водорода столкновения молекул происходят чаще, и скорость реакции увеличивается. Это утверждение верно.

2) Понижение давления в системе. Поскольку в реакции участвуют газообразные вещества (этин и водород), давление напрямую влияет на их концентрацию. При понижении давления объем системы увеличивается, молекулы газов распределяются в большем пространстве, их концентрация падает, и скорость реакции уменьшается. Это утверждение не подходит.

3) Понижение температуры. При охлаждении системы кинетическая энергия молекул снижается, они движутся медленнее и реже сталкиваются друг с другом. Кроме того, уменьшается доля "активных" молекул, способных преодолеть энергетический барьер реакции. Понижение температуры всегда ведет к уменьшению скорости реакции. Это утверждение не подходит.

4) Увеличение концентрации этана. Этан (C₂H₆) является продуктом реакции. Скорость прямой реакции зависит только от концентрации исходных веществ и не зависит от концентрации продуктов (в гомогенных системах до момента установления равновесия). Таким образом, изменение количества этана не влияет на скорость взаимодействия этина с водородом. Это утверждение не подходит.

5) Повышение давления в системе. Для газов повышение давления эквивалентно увеличению их концентрации (сжатию). Молекулы этина и водорода сближаются, число эффективных соударений в единицу времени растет, что приводит к увеличению скорости реакции. Это утверждение верно.

Таким образом, к увеличению скорости реакции приводят факторы под номерами 1 и 5.

Ответ: 15

Источник: ФИПИ