Номер 247, страница 332 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.247. Каким образом можно увеличить скорость растворения цинка в кислоте? Предложите три способа.

Решение

Скорость растворения цинка в кислоте — это скорость гетерогенной химической реакции, описываемой в общем виде ионным уравнением $Zn_{(s)} + 2H^+_{(aq)} \rightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + H_{2(g)}$. Чтобы увеличить скорость этой реакции, можно применить следующие способы.

1. Увеличить площадь поверхности соприкосновения реагентов

Реакция между твердым цинком и жидкой кислотой происходит на их границе раздела фаз. Чем больше площадь этой поверхности, тем больше атомов цинка могут одновременно взаимодействовать с ионами водорода из кислоты. Следовательно, измельчение цинка (например, использование цинкового порошка или стружки вместо цельного куска) увеличивает площадь реакционной поверхности и, как результат, скорость реакции.

2. Повысить температуру

Согласно общим принципам химической кинетики (в частности, уравнению Аррениуса), повышение температуры приводит к увеличению скорости реакции. При нагревании средняя кинетическая энергия реагирующих частиц возрастает. Это приводит к тому, что столкновения частиц с поверхностью цинка становятся более частыми и, что важнее, более сильными. В результате увеличивается доля эффективных столкновений, обладающих достаточной энергией для преодоления активационного барьера реакции. По эмпирическому правилу Вант-Гоффа, повышение температуры на 10°C обычно ускоряет реакцию в 2-4 раза.

3. Увеличить концентрацию кислоты

В соответствии с законом действующих масс, скорость реакции пропорциональна концентрации реагирующих веществ. В данном случае одним из реагентов являются ионы водорода $H^+$. Увеличение концентрации кислоты означает увеличение числа ионов $H^+$ в единице объема раствора. Это повышает вероятность их столкновения с поверхностью цинка, что приводит к увеличению скорости растворения металла.

Ответ: три способа увеличить скорость растворения цинка в кислоте: 1) увеличить площадь поверхности цинка, например, измельчив его в порошок; 2) повысить температуру реакционной смеси; 3) увеличить концентрацию кислоты.