Номер 4, страница 157 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 33. Кальций и его соединения. Глава 3. Металлы главных подгрупп - номер 4, страница 157.

Условие.

4. Взаимодействие кальция с соляной кислотой протекает гораздо быстрее, чем с раствором серной кислоты, содержащим такое же количество ионов водорода. Как это объяснить?

Решение.

Решение 2.

Решение

Разница в скорости взаимодействия кальция с соляной и серной кислотами, при условии одинакового начального количества ионов водорода, объясняется физическими свойствами продуктов, образующихся в ходе этих реакций.

1. Реакция с соляной кислотой ($HCl$). Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$Ca(тв) + 2HCl(р-р) \rightarrow CaCl_2(р-р) + H_2(г) \uparrow$

В результате этой реакции образуется хлорид кальция ($CaCl_2$). Это соединение является хорошо растворимой в воде солью. Образовавшийся хлорид кальция сразу переходит в раствор в виде ионов ($Ca^{2+}$ и $Cl^−$), не создавая препятствий для доступа новых молекул кислоты к поверхности металлического кальция. Поэтому реакция протекает быстро и непрерывно до полного израсходования одного из реагентов.

2. Реакция с серной кислотой ($H_2SO_4$). Уравнение реакции:

$Ca(тв) + H_2SO_4(р-р) \rightarrow CaSO_4(тв) \downarrow + H_2(г) \uparrow$

В этом случае продуктом реакции является сульфат кальция ($CaSO_4$). В отличие от хлорида кальция, сульфат кальция — малорастворимое в воде вещество (гипс). Образуясь непосредственно на поверхности металлического кальция, он формирует плотную, нерастворимую пленку (осадок). Эта пленка физически изолирует поверхность кальция от раствора серной кислоты.

Такое явление называется пассивацией. Пассивирующая пленка $CaSO_4$ действует как барьер, который препятствует дальнейшему контакту реагентов. Вследствие этого реакция резко замедляется или практически прекращается, даже если в растворе еще остается достаточное количество серной кислоты.

Таким образом, несмотря на одинаковую начальную концентрацию ионов водорода, скорость реакции с серной кислотой быстро падает из-за образования нерастворимого продукта, блокирующего поверхность металла.

Ответ: Реакция кальция с серной кислотой протекает медленнее, потому что в результате образуется малорастворимый сульфат кальция ($CaSO_4$), который покрывает поверхность металла плотной пленкой. Эта пленка (осадок) препятствует дальнейшему контакту кальция с кислотой, вызывая пассивацию и замедление реакции. В реакции с соляной кислотой образуется хорошо растворимый хлорид кальция ($CaCl_2$), который не создает такого барьера.