Решать задания
Химия · тема 6 из 15 · ОГЭ № 11–12 · ЕГЭ № 17–18, 22–23

Типы реакций, скорость и химическое равновесие

Классификация реакций, факторы скорости, правило Вант-Гоффа, принцип Ле Шателье и расчёт равновесных концентраций.

25 мин чтенияОГЭЕГЭ22 задания

Коротко

главное за 30 секунд
  1. Скорость растёт при нагревании, увеличении концентрации, измельчении твёрдого вещества, с катализатором
  2. Правило Вант-Гоффа: при нагревании на 10 °C скорость растёт в γ = 2–4 раза
  3. Давление влияет на скорость и равновесие только при участии газов
  4. Принцип Ле Шателье: равновесие смещается в сторону ослабления внешнего воздействия
  5. Катализатор равновесие не смещает — лишь ускоряет его достижение
  6. Добавление твёрдого вещества не смещает равновесие

Классификация реакций (ЕГЭ 17)

ПризнакТипыПример
Число и состав веществсоединения, разложения, замещения, обменаCaO + CO2 → CaCO3 (соединение)
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu (замещение)
Тепловой эффектэкзотермические (+Q), эндотермические (−Q)горение — экзо; разложение CaCO3 — эндо
Изменение СОокислительно-восстановительные и без изменения СО2H2 + O2 → 2H2O — ОВР
Обратимостьобратимые (⇄), необратимыеN2 + 3H2 ⇄ 2NH3
Фазовый составгомогенные (одна фаза), гетерогенные (граница фаз)2NO + O2 → 2NO2 — гомогенная; C + O2 → CO2 — гетерогенная
Катализаторкаталитические, некаталитические2SO2 + O2 ⇄ 2SO3 (катализатор V2O5)
Ловушка: реакция соединения не обязательно ОВР (CaO + CO2), а реакция замещения — всегда ОВР. Реакции обмена никогда не бывают окислительно-восстановительными. Одна и та же реакция описывается сразу несколькими признаками — в ЕГЭ обычно просят выбрать два верных.

Скорость реакции и её факторы

Скорость гомогенной реакции — изменение концентрации вещества за единицу времени: $v = \dfrac{\Delta c}{\Delta t}$, моль/(л·с).

ФакторКак влияет
Природа веществK реагирует с водой бурно, Mg — медленно
Температуранагревание ускоряет (правило Вант-Гоффа)
Концентрациябольше концентрация — выше скорость (закон действующих масс)
Давление (газы)повышение давления = повышение концентрации газов
Площадь поверхности (гетерогенные)порошок реагирует быстрее, чем гранула
Катализатор / ингибиторускоряет / замедляет
Правило Вант-Гоффа: $$v_2 = v_1 \cdot \gamma^{\frac{t_2 - t_1}{10}}$$ где γ — температурный коэффициент (обычно 2–4).
Закон действующих масс для элементарной реакции aA + bB → …: $v = k \cdot c_A^{\,a} \cdot c_B^{\,b}$. Концентрации твёрдых веществ в выражение не входят.

Пример. Реакция 2NO + O2 → 2NO2 (элементарная). Давление увеличили в 2 раза — концентрации обоих газов выросли в 2 раза. Скорость: $v = k\,c_{NO}^2\,c_{O_2}$ вырастет в $2^2 \cdot 2 = 8$ раз.

Проверь себя. Температуру повысили на 30 °C, γ = 2. Во сколько раз возросла скорость?

Ответ: 8

ход реакцииEEₐΔH < 0реагентыпродуктыс катализатором
Рис. 1. Энергетическая диаграмма экзотермической реакции: катализатор снижает энергию активации, но не меняет ΔH

Химическое равновесие и принцип Ле Шателье

В обратимой реакции наступает равновесие: скорости прямой и обратной реакций равны, концентрации перестают меняться (но реакции продолжаются!).

Принцип Ле Шателье: если на систему в равновесии оказать воздействие, равновесие сместится в сторону процесса, который это воздействие ослабляет.
ВоздействиеКуда смещается равновесие
Нагреваниев сторону эндотермической реакции (−Q)
Охлаждениев сторону экзотермической реакции (+Q)
Повышение давленияв сторону меньшего числа моль газов
Понижение давленияв сторону большего числа моль газов
Добавление реагента / удаление продуктавправо
Катализатор, добавление твёрдого веществане смещается

Пример. N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2NH3(г) + Q. Слева 4 моль газов, справа 2. Выход аммиака растёт при повышении давления, охлаждении, отводе NH3. Катализатор (железо) лишь ускоряет достижение равновесия.

Ловушки: 1) давление не влияет, если число моль газов слева и справа одинаково (H2 + I2 ⇄ 2HI); 2) твёрдые вещества при подсчёте моль газов не учитываются; 3) «увеличение скорости прямой реакции» и «смещение вправо» — не одно и то же: катализатор ускоряет обе реакции.

Расчёт равновесных концентраций (ЕГЭ 23)

Задача решается таблицей из трёх строк: исходно — прореагировало — равновесие. Главное: изменения концентраций пропорциональны коэффициентам уравнения.

Пример. 2SO2 + O2 ⇄ 2SO3. Исходно c(SO2) = 0,6 моль/л, c(O2) = 0,4 моль/л, SO3 не было. В равновесии c(SO3) = 0,4 моль/л.

SO2O2SO3
исходно0,60,40
изменение−0,4−0,2+0,4
равновесие0,20,20,4

SO3 образовалось 0,4 → SO2 израсходовано столько же (коэффициенты 2 и 2), O2 — вдвое меньше (0,2).

Если в условии дана равновесная концентрация реагента, сначала найдите, сколько его прореагировало (исходная − равновесная), а потом по коэффициентам — всё остальное.
Практика

Закрепите тему: 22 задания для ОГЭ и ЕГЭ

От простых к сложным: базовый уровень — 4, повышенный — 12, высокий — 6. Мгновенная проверка, подсказки, подробные решения и тренажёр ошибок.

Решать задания по теме Флеш-карточки