На сколько раз увеличивается скорость реакции NH4OH + HCl = NH4Cl + H2O при удвоении концентрации реагентов в системе?

Полярная

9

Для решения данной задачи, рассмотрим химическую реакцию между аммиаком (\(NH_4OH\)) и соляной кислотой (\(HCl\)), которая приводит к образованию хлорида аммония (\(NH_4Cl\)) и воды (\(H_2O\)).

Уравнение данной реакции можно записать следующим образом:

\[NH_4OH + HCl \rightarrow NH_4Cl + H_2O\]

Определим, как изменится скорость реакции при удвоении концентрации реагентов в системе, то есть в два раза увеличение молярного количества каждого реагента. Для этого воспользуемся принципом действия масс и уравнением скорости реакции.

Уравнение скорости реакции обычно имеет вид:

\[v = k[A]^m[B]^n\]

где \(v\) - скорость реакции, \(k\) - постоянная скорости реакции, \([A]\) и \([B]\) - концентрации реагентов, а \(m\) и \(n\) - степени реакций относительно соответствующих реагентов.

В данном случае имеем один реагент первого порядка (\(NH_4OH\)) и один второго порядка (\(HCl\)), что значит, что степени реакции равны 1 и 2 соответственно.

Тогда для данной реакции уравнение скорости можно записать в виде:

\[v = k[NH_4OH][HCl]^2\]

После удвоения концентрации каждого реагента, у нас получится следующее:

\[v" = k"[2[NH_4OH]][2[HCl]]^2\]

Далее, для того чтобы найти отношение новой скорости реакции к исходной, разделим уравнение \(v"\) на уравнение \(v\):

\[\frac{{v"}}{v} = \frac{{k"[2[NH_4OH]][2[HCl]]^2}}{{k[NH_4OH][HCl]^2}}\]

Упростим это выражение и заметим, что множитель 2 в числителе и знаменателе можно сократить:

\[\frac{{v"}}{v} = \frac{{k"}}{k} \cdot \frac{{2^3[NH_4OH][HCl]^2}}{{[NH_4OH][HCl]^2}}\]

\[\frac{{v"}}{v} = \frac{{k"}}{k} \cdot 2^3\]

Таким образом, скорость реакции увеличивается в 8 раз (2^3) при удвоении концентрации реагентов в системе.

Итак, ответ на задачу: скорость реакции увеличивается в 8 раз при удвоении концентрации реагентов в системе.