Здравствуйте, уважаемые читатели!
В своих статьях я не очень активно затрагиваю тематику общей химии (формат ЕГЭ(ДВИ) по химии). Тем не менее, надеюсь, что не потеряли актуальность следующие публикации:
В сегодняшней статье я коснусь 18 вопроса ЕГЭ по химии: "Скорость химических реакций". Ниже представлена информация по этому заданию из кодификатора и спецификации ЕГЭ-2023:
В интернете можно встретить достаточно достойных материалов, касающихся информационного наполнения 18 задания, например:
https://studarium.ru/article/155
https://ege-study.ru/ru/ege/materialy/himiya/skorost-reakcii/
и т.д.
В вышеуказанных материалах прекрасно рассмотрены 5 факторов, от которых зависит скорость реакции . Не дублируя рассмотрение всех теоретических тонкостей данного вопроса, хочу конкретизировать некоторые моменты. Итак:
- Первый фактор, от которого зависит скорость всех реакций - температура. Это, своего рода, безусловный фактор: во всех реакциях скорость с повышением температуры увеличивается, при охлаждении - скорость уменьшается (теоретическое обоснование - правило Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса, показывающее связь температуры с константой скорости).
Пример 1(ЕГЭ по химии 2023. Тематические тесты. Е.А.Дацук и соавт, 2023)
2.Второй фактор - концентрация исходных реагентов . С увеличением концентрации исходных веществ (только газов или растворенных веществ!!!) скорость реакции увеличивается (и наоборот).(Теоретическое обоснование этого фактора- ЗДМ-закон действующих масс Гульдберга - Вааге). При рассмотрении этого фактора необходимо учитывать следующие особенности:
- Твердые вещества этому фактору неподвластны: всевозможные их добавления в виде кусочков, пыли и т.д. на скорость не влияют. Не влияет также изменение количеств исходных реагентов (в любом агрегатном состоянии)
- "противоречит" ЗДМ реакция железа, хрома, алюминия с концентрированными азотной и серной кислотами. Скорость реакции этих металлов в концентрированных кислотах при о.у. практически равна нулю, с уменьшением концентрации кислоты скорость реакции увеличивается.
- Если исходными веществами являются газы - на скорость реакции будет влиять изменение давления в системе (или изменение объема системы): с увеличением давления (уменьшением объема системы) скорость реакции увеличивается (и наоборот)
- Добавление воды к раствору, в котором происходит реакция, может двояко влиять на скорость реакции: Если вода является одним из исходных реагентов, скорость реакции увеличивается. В противном случае вследствие добавления воды (разбавления раствора) происходит уменьшение концентраций реагентов, скорость реакции уменьшается.
Пример 2 (ЕГЭ по химии 2023. Тематические тесты. Е.А.Дацук и соавт, 2023) :
3.Третий фактор - природа исходных реагентов ( Теоретическое обоснование этого фактора-уравнение Аррениуса, показывающее связь энергии активации с константой скорости). Согласно этому фактору:
- Самыми быстрыми реакциями являются реакции ионного обмена, протекающие между растворами сильных электролитов (кислота+щелочь, кислота+соль, щелочь+соль, соль+соль)
- При прочих равных условиях быстрее протекают реакции с участием активных (ЩМ, ЩЗМ) металлов (или их оксидов и гидроксидов), а также с участием галогенов (или соответствующих им кислот). Общий принцип сопоставления скоростей разных реакций при этом заключается в следующем: чем сильнее по своим свойствам исходное вещество, тем больше скорость реакции.
Пример 3(ЕГЭ по химии 2023. Тематические тесты. Е.А.Дацук и соавт, 2023):
4.Четвертый фактор - использование катализатора (Теоретическое обоснование этого фактора-уменьшение энергии активации реакции при использовании катализатора).
- При рассмотрении этого фактора необходимо знать 4 каталитических реакции школьной неорганики (на самом деле их, конечно, намного больше): окисление сернистого ангидрида, окисление аммиака до оксида азота (2), разложение бертолетовой соли (до хлорида калия и кислорода), разложение пероксида водорода (до воды и кислорода). Интересно, что у последних двух реакций один катализатор - диоксид марганца.
- Каталитических реакций в органике намного больше. Чаще всего в формате ЕГЭ встречаются упоминания о следующих каталитических процессах: : (де)гидрировании, галогенировании аренов, (де)гидратации, кислотном гидролизе сложных эфиров, полимеризации
- Иногда в заданиях встречается понятие "ингибитор" - это вещество, замедляющее скорость реакции.
5.Пятый фактор - увеличение поверхности контакта реагирующих фаз. Чем больше поверхность контакта реагентов, тем больше скорость реакции между ними. Особенности применения этого фактора:
- применим преимущественно для реакций, в которых исходные вещества находятся в разных фазах (газ+жидкость, газ+ твердое вво, жидкость + твердое вво, 2 несмешивающиеся жидкости, 2 твердых вва). В этом случае скорость реакции увеличивается при увеличении степени диспергирования исходных веществ .
- очень редко, но в заданиях ЕГЭ встречается применение этого фактора для увеличения скорости реакции гомогенных реакций. При этом используется интенсификация перемешивания компонентов.
Пример 4 (ЕГЭ по химии 2023. Тематические тесты. Е.А.Дацук и соавт, 2023):
В заключение рассмотрения темы "скорость реакции" обычно привожу итоговую сводную таблицу, на которую удобно ориентироваться при выполнении заданий, связанных с понятием "скорость реакции":
Для того, чтобы успешно ответить на вопросы общей химии, связанные с неорганикой, необходимо знать свойства неорганических веществ. 26 февраля я провожу вебинар, посвященный "сложной" неорганике. Зарегистрироваться на него можно по ссылке:
Все участники вебинара получат видеозапись веба, реестр "сложной" неорганики ( pdf и word-версии), а также, в качестве бонуса - набор инфографики по свойствам 29 неорганических веществ , заявленных в кодификаторе ФИПИ.
Заранее благодарна за конструктивные замечания.
Всего доброго!
