4. Константа скорости (k) реакции второго порядка 2HI (газ) → H₂ (газ) + I₂ (газ) при 600 °C равна 0,03 л/(моль·мин), начальная концентрация иодоводорода c(HI) = 0,8 моль/л. а) Запишите кинетическое уравнение реакции и рассчитайте ее начальную скорость. б) Рассчитайте скорость реакции, когда в 1 литре реакционной смеси образуется 0,2 моль иода. в) Как влияет на скорость реакции и энергию активации введение катализатора? Изобразите энергетические диаграммы каталитической и некаталитической реакций. Поясните.

1. Для реакции второго порядка по HI принимаем кинетическое уравнение \(v=k[HI]^2\). Начальная скорость: \(v_0=0.03\cdot(0.8)^2=0.0192\) моль/(л·мин).

2. По уравнению реакции на 1 моль I₂ расходуются 2 моль HI. Если образовалось 0,2 моль I₂ в 1 л, концентрация HI уменьшилась на 0,4 моль/л. Тогда \([HI]=0.8-0.4=0.4\) моль/л, и \(v=0.03\cdot(0.4)^2=0.0048\) моль/(л·мин).

3. Катализатор предоставляет альтернативный путь реакции с меньшей энергией активации. При той же температуре это увеличивает скорость; катализатор не изменяет ΔG реакции и положения равновесия.

   Энергетический профиль: исходные вещества и продукты имеют одинаковые уровни энергии в обоих путях, а максимум каталитического пути ниже.

Ответ: \(v_0=0.0192\) моль/(л·мин); при образовании 0,2 моль I₂ скорость равна 0,0048 моль/(л·мин). Катализатор повышает скорость, снижая энергию активации.