2P(т) + 5Cl₂(г)
Как изменится скорость реакции при увеличении концентрации хлора в два раза?

Дана реакция:

Вопрос: Как изменится скорость реакции, если концентрацию хлора увеличить в 2 раза?

Решение:

По закону действующих масс в школьной модели скорость реакции зависит от концентрации реагирующих веществ.

Поскольку фосфор $P$ находится в твёрдом состоянии, его концентрация не учитывается в выражении для скорости реакции.

Тогда скорость реакции записывается следующим образом:

где:

• $v_1$ — первоначальная скорость реакции;

• $k$ — константа скорости реакции;

• $[Cl_2]$ — концентрация хлора;

• $5$ — показатель степени, принятый равным коэффициенту перед хлором в уравнении реакции.

Если концентрацию хлора увеличить в 2 раза, получим:

Раскрываем степень:

Следовательно:

Ответ: скорость реакции увеличится в 32 раза.

Это объясняется тем, что в принятой для задачи модели скорость реакции пропорциональна пятой степени концентрации хлора. Поэтому увеличение концентрации хлора вдвое приводит к увеличению скорости в $2^5=32$ раза.

Примечание: в реальной химической кинетике порядок реакции определяют экспериментально, и он не всегда совпадает со стехиометрическими коэффициентами. Однако для стандартной школьной задачи используется приведённый расчёт.