Практическая работа 4, страница 417 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Химический практикум. Практическая работа 4. Изучение влияния различных факторов на скорость химической реакции - страница 417.

Условие.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 4

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ

Объясните результаты опытов и сделайте вывод о факторах, влияющих на скорость химических реакций. Запишите уравнения проведённых реакций.

1. В три пробирки шпателем поместите цинковый порошок, магниевый порошок и порошок восстановленного железа. В каждую пробирку добавьте 6 капель серной кислоты.

2. В две пробирки пинцетом внесите по грануле цинка. В одну пробирку добавьте 6 капель соляной кислоты, в другую — 6 капель концентрированной соляной кислоты.

3. В две пробирки внесите по грануле цинка. В одну пробирку добавьте 6 капель соляной кислоты, в другую — 6 капель уксусной кислоты.

4. В одну пробирку внесите кусочек мела, а в другую столько же толчёного мела. В каждую пробирку добавьте по 5–6 капель соляной кислоты.

5. В одну пробирку поместите гранулу цинка, а в другую — 1 шпатель цинкового порошка. В каждую пробирку добавьте 5–6 капель соляной кислоты.

6. В две пробирки насыпьте по 1 шпателю железных опилок (или по 1 железной стружке). В пробирку добавьте по 1 мл (22–25 капель) серной кислоты. Одну пробирку нагрейте в пламени спиртовки.

Решение.

Решение 2.

1. В данном опыте исследуется влияние природы реагирующих веществ на скорость химической реакции. В три пробирки помещают разные металлы (цинк, магний, железо) и добавляют серную кислоту. Скорость реакции будет определяться активностью металла в ряду напряжений: магний является самым активным из трёх, затем идёт цинк, и наименее активным является железо ($Mg > Zn > Fe$).
Наблюдения: Реакция с магнием будет протекать наиболее бурно с обильным выделением водорода. Реакция с цинком будет менее интенсивной, а с железом – самой медленной.
Уравнения реакций:
$Mg + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2\uparrow$
$Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2\uparrow$
$Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow$
Ответ: Скорость химической реакции зависит от природы (химической активности) реагирующих веществ.

2. В этом опыте изучается влияние концентрации реагентов на скорость реакции. В обеих пробирках находится цинк, но в одну добавляют разбавленную соляную кислоту, а в другую — концентрированную.
Наблюдения: В пробирке с концентрированной соляной кислотой реакция будет протекать значительно быстрее (более интенсивное выделение пузырьков газа), чем в пробирке с разбавленной кислотой. Это связано с тем, что в концентрированной кислоте больше частиц $HCl$ на единицу объёма, что увеличивает частоту столкновений ионов водорода с поверхностью цинка.
Уравнение реакции:
$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$
Ответ: Скорость химической реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ (чем выше концентрация, тем выше скорость).

3. Здесь сравнивается скорость реакции цинка с кислотами разной силы: соляной (сильная) и уксусной (слабая).
Наблюдения: Реакция с соляной кислотой будет протекать значительно быстрее, чем с уксусной кислотой. Соляная кислота является сильным электролитом и полностью диссоциирует в воде на ионы $H^+$ и $Cl^-$. Уксусная кислота — слабый электролит и диссоциирует лишь частично. Следовательно, концентрация ионов водорода $H^+$, непосредственно реагирующих с цинком, в растворе соляной кислоты гораздо выше, что и обуславливает большую скорость реакции.
Уравнения реакций:
$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$
$Zn + 2CH_3COOH \rightarrow (CH_3COO)_2Zn + H_2\uparrow$
Ответ: Скорость химической реакции зависит от природы реагентов, в данном случае, от силы кислоты.

4. В этом опыте исследуется влияние площади поверхности соприкосновения реагентов. В одну пробирку помещают кусочек мела (карбонат кальция $CaCO_3$), а в другую — такую же массу измельчённого мела.
Наблюдения: Реакция с толчёным мелом будет протекать гораздо интенсивнее (бурное вскипание), чем с кусковым. Измельчение вещества увеличивает его площадь поверхности, что приводит к увеличению числа активных центров, на которых происходит реакция.
Уравнение реакции:
$CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$
Ответ: Скорость химической реакции увеличивается с увеличением площади поверхности соприкосновения реагирующих веществ.

5. Этот опыт, аналогично предыдущему, демонстрирует влияние площади поверхности соприкосновения реагентов, но на примере металла. Сравнивается реакция гранулы цинка и цинкового порошка с соляной кислотой.
Наблюдения: Цинковый порошок будет реагировать с кислотой намного быстрее и активнее, чем гранула цинка. Порошок имеет значительно большую площадь поверхности по сравнению с гранулой той же массы.
Уравнение реакции:
$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$
Ответ: Скорость химической реакции увеличивается с увеличением площади поверхности соприкосновения реагирующих веществ.

6. В данном опыте изучается влияние температуры на скорость химической реакции. В обе пробирки с железными опилками добавляют серную кислоту, но одну из них нагревают.
Наблюдения: В пробирке, которую нагревают, реакция пойдёт значительно быстрее (более интенсивное выделение водорода), чем в пробирке при комнатной температуре. При повышении температуры увеличивается кинетическая энергия молекул, что приводит к более частым и более сильным столкновениям между частицами реагентов.
Уравнение реакции:
$Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow$
Ответ: Скорость химической реакции увеличивается при повышении температуры.

Общий вывод: На скорость химических реакций влияют следующие факторы: природа реагирующих веществ, их концентрация, площадь поверхности соприкосновения (для гетерогенных реакций) и температура.