Задание 16: скорость реакции

Что проверяет задание 16

В задании 16 ЕГЭ нужно работать со скоростью химической реакции: находить, во сколько раз она изменилась, определять влияние концентрации, температуры или давления и читать графики. Многие теряют баллы не из-за сложной химии, а из-за спешки, путаницы в степенях и неверного понимания слов «увеличилась» и «уменьшилась». Разберём алгоритм так, чтобы расчёт превращался в несколько понятных шагов. Математическая часть здесь несложная: важно уверенно обращаться с отношениями, степенями и коэффициентами.

Среднюю скорость реакции можно связать с изменением концентрации вещества за промежуток времени. Для реагента концентрация уменьшается, поэтому часто используют модуль изменения. Для продукта концентрация растёт. В тесте внимательно смотри, о каком веществе говорится и какие единицы измерения даны.

\( v = |\Delta c| / \Delta t \)
\( \Delta c = c_2 - c_1 \)
единицы: моль/(л·с) или моль/(л·мин)

Если нужно системно потренироваться по заданиям ЕГЭ, после разбора можно открыть бесплатную практику в личном кабинете и сразу проверить, какие шаги требуют повторения.

Алгоритм решения по шагам

Шаг первый — выпиши исходные и конечные значения концентрации, температуры или давления. Не считай в уме, особенно если в условии есть 10⁻² или 10⁻³. Шаг второй — определи, что именно спрашивают: скорость, отношение скоростей или изменение концентрации. Шаг третий — выбери правило и только после этого подставляй числа.

Если концентрация изменилась в несколько раз, сравнивают конечное значение с исходным. Например, переход от 0,2 моль/л к 0,6 моль/л означает увеличение в 3 раза. Если требуется процентное изменение, используется другая запись: прирост делят на исходное значение и умножают на 100%. Не смешивай «на сколько раз» и «на сколько процентов».

Для реакции с коэффициентами скорость образования веществ неодинакова. Если уравнение записано так, что перед веществом стоит коэффициент 2, его концентрация меняется вдвое быстрее, чем у вещества с коэффициентом 1. Поэтому в задачах с несколькими веществами учитывай стехиометрические коэффициенты.

Температура, концентрация и давление

При повышении температуры скорость большинства реакций увеличивается: частицы движутся быстрее, а эффективных столкновений становится больше. В школьных задачах часто применяют правило Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые 10 °C скорость изменяется в γ раз. Если температура выросла на 20 °C, множитель применяют дважды, то есть получают γ². При понижении температуры скорость делится на соответствующую степень.

Изменение концентрации влияет на скорость не всегда одинаково. В простых заданиях может быть прямо сказано, что при увеличении концентрации в 2 раза скорость также увеличивается в 2 раза. Но если дан закон скорости, показатель степени нужно учитывать. Для газообразных реагентов увеличение давления при постоянной температуре обычно означает увеличение концентраций, потому что объём уменьшается.

Изменение	Что происходит со скоростью
Концентрация реагента выросла в 3 раза	Зависит от закона скорости
Температура выросла на 20 °C	Множитель γ²
Температура снизилась на 10 °C	Скорость делится на γ
Давление газа увеличилось	Концентрации газов могут возрасти

Катализатор ускоряет реакцию, снижая энергию активации, но не смещает химическое равновесие. Это различие часто проверяют в одном вопросе.

Разобранный пример

Рассмотрим типичную задачу. Для реакции скорость увеличения концентрации продукта при 20 °C равна 0,04 моль/(л·с). Температурный коэффициент γ = 2. Найдём скорость при 40 °C.

Дано: v₁ = 0,04 моль/(л·с), t₁ = 20 °C, t₂ = 40 °C, γ = 2
Разность температур: 40 − 20 = 20 °C
Число десятиградусных интервалов: 2010 = 2
v₂ = v₁ × γ² = 0,04 × 2² = 0,04 × 4 = 0,16 моль/(л·с)
Ответ: скорость увеличилась до 0,16 моль/(л·с), то есть в 4 раза.

Почему нельзя просто умножить 0,04 на 2? Потому что температура повысилась не на один, а на два интервала по 10 °C. Каждый интервал даёт свой множитель. Если бы температура стала 10 °C, скорость составила бы 0,02 моль/(л·с), поскольку произошёл обратный шаг.

Перед ответом проверь размерность и направление изменения. При нагревании скорость в такой модели должна увеличиться, а не уменьшиться. Если в условии спрашивают только отношение, достаточно записать v₂/v₁ = 4.

Типичные ошибки и проверка

Первая ошибка — использование конечной концентрации вместо изменения концентрации. Если было 0,8 моль/л, а стало 0,5 моль/л, изменение равно 0,3 моль/л, а не 0,5. Вторая — неправильный знак. Для скорости расходования реагента берут модуль, поэтому отрицательный результат не является окончательным ответом.

Третья ошибка — игнорирование коэффициентов уравнения. В реакции 2A → B вещество A расходуется в два раза быстрее, чем образуется B. Четвёртая — неверный перевод минут в секунды. Одна минута содержит 60 секунд, поэтому при переходе к секундам численное значение скорости изменится.

Полезная проверка — оценить ответ здравым смыслом: повышение температуры не должно дать уменьшение скорости, а единицы результата должны совпадать с единицами в условии. Дополнительные варианты заданий можно найти в разделе подготовки к ЕГЭ.

Что запомнить

Скорость реакции показывает, как быстро меняется концентрация вещества: v = |Δc| / Δt. Сначала находи изменение, затем дели на время. Для температурного правила посчитай число интервалов по 10 °C и возведи γ в нужную степень. При сравнении концентраций различай множитель, процент и абсолютную разницу. Не забывай о коэффициентах уравнения, единицах и направлении изменения.

Перед экзаменом решай задания не только на формулы, но и на чтение условий: именно там обычно спрятана проверка понимания. Зарегистрируйся и реши 5 заданий бесплатно в личном кабинете: после каждого ответа возвращайся к алгоритму и отмечай, на каком шаге возникла ошибка. Такой разбор полезнее механического заучивания.