Условие: A(тв) + 2B(г) → C(г).

Замечание по предпосылкам: будем считать, что температура неизменна и что реакция элементарна (молекулярность = 3, т.е. один акт элементарного столкновения: 1 частица A и 2 частицы B). Если порядок реакции по B в действительности неизвестен и реакция не элементарна, численный результат может отличаться — об этом скажу отдельно.

1. а) Как изменится скорость при увеличении давления в 3 раза?

   1. Для газов при постоянной температуре концентрация [B] пропорциональна парциальному давлению pB (закон идеального газа): [B] ∝ pB.

   2. В элементарной реакции скорость пропорциональна концентрациям реагирующих частиц в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам в элементарном акте. Здесь по B два молекулы, значит v ∝ [B]^2. Вещества в твёрдом состоянии (A) в гетерогенных реакциях считают имеющими постоянную активность (или их концентрация не входит в выражение скорости), поэтому зависимость по A можно не учитывать для изменения скорости при изменении давления газов.

   3. Если давление системы увеличили в 3 раза, то парциальное давление B увеличится в 3 раза, значит [B] увеличится в 3 раза. Тогда скорость изменится как 3^2 = 9 раз.

   Ответ: скорость увеличится в 9 раз (при вышеописанных допущениях).

2. б) Каким ещё действием можно увеличить скорость этой реакции?

   • Повысить температуру. Константа скорости k растёт с температурой (закон Аррениуса) — больше энергии столкновений, больше частиц преодолевают энергию активации.
   • Увеличить парциальное давление (концентрацию) B. Это то же, что и в пункте (а), но в общем варианте — повысить концентрацию реагирующего газа.
   • Увеличить площадь поверхности твердого A (измельчить твёрдое вещество). Для гетерогенных реакций скорость ограничивается доступностью поверхности — больше поверхность → больше мест контакта → выше скорость.
   • Добавить катализатор. Катализатор снижает энергию активации и увеличивает скорость, не расходуясь в сумме реакции.
   • Улучшить перемешивание или обеспечение контакта фаз. В гетерогенных системах скорость может ограничиваться перенесением вещества к поверхности; интенсивное перемешивание, турбулентность или просквозная подача газа увеличат скорость.
   • При некоторых реакциях — изменить состав или давление других газов (разбавителей), удалить продукты реакции. Удаление продукта может уменьшить обратную реакцию и увеличить скорость суммарного превращения, а уменьшение разбавления увеличит концентрацию B и частоту столкновений.

   Выбор конкретного метода зависит от причинно-ограничивающего шага (кинетика реакции, перенос вещества, доступность поверхности и т.д.).