Страница 67 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Лабораторные опыты. Изучение влияния различных факторов на скорость химических реакций

Опыт 1. В две пробирки положите по два кусочка цинка. В одну налейте 2 мл разбавленной соляной кислоты ($1:2$), в другую — столько же разбавленной уксусной кислоты ($1:2$).

Опыт 2. В одну пробирку насыпьте немного порошка железа, а в другую — столько же железных стружек. В обе пробирки налейте по 2 мл разбавленной соляной кислоты ($1:2$).

Опыт 3. В две пробирки положите по два кусочка цинка. В одну налейте 2 мл разбавленной серной кислоты ($1:5$), а в другую — 2 мл разбавленной серной кислоты ($1:10$).

Опыт 4. В две пробирки положите по два кусочка цинка. В обе пробирки налейте по 2 мл разбавленной серной кислоты ($1:10$). Одну пробирку слегка подогрейте, а другую оставьте для сравнения (контроля).

• На основании проведённых опытов сделайте вывод, какие факторы влияют на скорость химических реакций, и напишите уравнения соответствующих реакций в полном и сокращённом ионном виде.

На основании проведённых опытов можно сделать выводы о влиянии различных факторов на скорость химических реакций и записать соответствующие уравнения.

Опыт 1. Влияние природы реагентов

В этом опыте сравнивается взаимодействие цинка с соляной (сильной) и уксусной (слабой) кислотами. Скорость реакции в пробирке с соляной кислотой будет выше из-за большей концентрации ионов водорода $H^+$, образующихся при полной диссоциации сильной кислоты. Уксусная кислота является слабой и диссоциирует незначительно. Таким образом, данный опыт демонстрирует зависимость скорости реакции от природы реагентов.

Уравнения реакций:

1. Взаимодействие цинка с соляной кислотой:

Полное молекулярное уравнение: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение: $Zn^0 + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Zn^{2+} + 2Cl^- + H_2^0 \uparrow$

Сокращённое ионное уравнение: $Zn^0 + 2H^+ \rightarrow Zn^{2+} + H_2^0 \uparrow$

2. Взаимодействие цинка с уксусной кислотой:

Полное молекулярное уравнение: $Zn + 2CH_3COOH \rightarrow (CH_3COO)_2Zn + H_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение: $Zn^0 + 2CH_3COOH \rightarrow Zn^{2+} + 2CH_3COO^- + H_2^0 \uparrow$

Сокращённое ионное уравнение: $Zn^0 + 2CH_3COOH \rightarrow Zn^{2+} + 2CH_3COO^- + H_2^0 \uparrow$

Ответ: Скорость химической реакции зависит от природы реагентов. Реакция с сильной кислотой (HCl) протекает быстрее, чем со слабой (CH₃COOH).

Опыт 2. Влияние площади поверхности соприкосновения

В данном опыте сравнивается скорость реакции порошка железа и железных стружек с соляной кислотой. Порошок имеет значительно большую площадь поверхности соприкосновения с кислотой по сравнению со стружками той же массы. Реакция с порошком будет протекать интенсивнее. Опыт показывает влияние площади поверхности соприкосновения твёрдого реагента на скорость реакции.

Уравнение реакции:

Полное молекулярное уравнение: $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение: $Fe^0 + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Fe^{2+} + 2Cl^- + H_2^0 \uparrow$

Сокращённое ионное уравнение: $Fe^0 + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2^0 \uparrow$

Ответ: Скорость химической реакции зависит от площади поверхности соприкосновения реагентов. Чем больше площадь поверхности, тем выше скорость реакции.

Опыт 3. Влияние концентрации

Здесь сравнивается скорость реакции цинка с растворами серной кислоты разной концентрации (разбавление 1:5 и 1:10). В более концентрированном растворе (1:5) скорость реакции будет выше, так как в единице объёма содержится больше частиц реагента, что ведёт к большему числу их столкновений в единицу времени. Этот опыт демонстрирует влияние концентрации реагентов на скорость реакции.

Уравнение реакции:

Полное молекулярное уравнение: $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение: $Zn^0 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Zn^{2+} + SO_4^{2-} + H_2^0 \uparrow$

Сокращённое ионное уравнение: $Zn^0 + 2H^+ \rightarrow Zn^{2+} + H_2^0 \uparrow$

Ответ: Скорость химической реакции зависит от концентрации реагентов. С увеличением концентрации скорость реакции возрастает.

Опыт 4. Влияние температуры

В этом опыте исследуется реакция цинка с серной кислотой при разных температурах. При нагревании кинетическая энергия частиц увеличивается, они движутся быстрее, и частота их эффективных столкновений возрастает. Поэтому в подогретой пробирке реакция пойдёт значительно быстрее. Опыт демонстрирует влияние температуры на скорость реакции.

Уравнение реакции:

Полное молекулярное уравнение: $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение: $Zn^0 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Zn^{2+} + SO_4^{2-} + H_2^0 \uparrow$

Сокращённое ионное уравнение: $Zn^0 + 2H^+ \rightarrow Zn^{2+} + H_2^0 \uparrow$

Ответ: Скорость химической реакции зависит от температуры. С повышением температуры скорость реакции увеличивается.

Общий вывод по всем опытам

На основании проведённых лабораторных опытов можно заключить, что скорость химических реакций зависит от нескольких факторов:

• природы реагирующих веществ;
• площади поверхности соприкосновения реагентов (для гетерогенных реакций);
• концентрации реагентов;
• температуры.

Ответ: Скорость химической реакции зависит от природы реагентов, площади их соприкосновения, концентрации и температуры.