Номер 5, страница 121 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 15. Время в химии. Скорость химических реакций. Глава 4. Научные основы химического производства - номер 5, страница 121.

Условие.

5. Предметы, сделанные из алюминия, на воздухе не горят. Однако мелкий порошок алюминия при внесении в пламя загорается, разбрасывая целый сноп искр (см. рис. 33). Чем это объясняется?

Решение.

Решение 2.

Это явление объясняется совокупностью двух факторов: наличием на поверхности алюминия прочной защитной пленки и огромной площадью поверхности у порошка по сравнению с цельным предметом.

1. Защитная оксидная пленка. Алюминий является химически активным металлом и на воздухе очень быстро окисляется, покрываясь тончайшей, но очень прочной и химически стойкой пленкой оксида алюминия ($Al_2O_3$). У цельного алюминиевого изделия (например, проволоки или фольги) эта пленка сплошная и надежно защищает металл под ней от дальнейшего контакта с кислородом. Температура плавления оксида алюминия (около 2072 °C) значительно выше температуры плавления самого алюминия (около 660 °C), поэтому защитный слой не разрушается даже при сильном нагревании, и горение не начинается.

2. Увеличенная площадь поверхности. Когда алюминий измельчен в порошок, его суммарная площадь поверхности, контактирующая с воздухом, многократно возрастает по сравнению с цельным куском той же массы. Скорость химической реакции напрямую зависит от площади соприкосновения реагентов. Огромная площадь поверхности порошка создает условия для очень быстрой реакции.

Когда мелкий порошок алюминия попадает в пламя, каждая его частица, покрытая оксидной пленкой, раскаляется. При достижении температуры плавления алюминия металл внутри частицы становится жидким и при дальнейшем нагреве расширяется. Тонкая, хоть и прочная, оксидная оболочка не выдерживает внутреннего давления и лопается. Расплавленный алюминий вступает в контакт с кислородом воздуха при высокой температуре, что приводит к его мгновенному и бурному сгоранию с выделением большого количества тепла и света. Этот процесс для множества частиц мы и наблюдаем как сноп ярких искр. Реакция горения описывается уравнением:

$4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$

Ответ: Цельные алюминиевые предметы защищены от горения прочной оксидной пленкой на их поверхности. В отличие от них, мелкий порошок алюминия имеет огромную удельную площадь поверхности. При попадании в пламя оксидная пленка на каждой частице разрушается из-за плавления и расширения металла внутри, что открывает доступ кислороду и вызывает бурную реакцию горения, видимую как сноп искр.