Номер 3, страница 106 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

3. В вашем распоряжении находятся склянки с кусочками железа, порошком железа, порошком олова, 10%-й и 2%-й соляной кислотой. При взаимодействии веществ из каких склянок водород будет выделяться с наибольшей скоростью?

Решение

Скорость химической реакции выделения водорода при взаимодействии металла с кислотой зависит от нескольких ключевых факторов. Чтобы определить, при какой комбинации веществ реакция будет протекать наиболее быстро, необходимо проанализировать влияние каждого фактора на основе имеющихся реагентов.

1. Природа металла (химическая активность). В нашем распоряжении есть железо (Fe) и олово (Sn). Согласно электрохимическому ряду активности металлов, железо является более активным металлом, чем олово, так как расположено в ряду левее. Это означает, что железо более энергично вытесняет водород из кислот. Следовательно, при прочих равных условиях, реакция с железом будет протекать быстрее, чем с оловом. Уравнения реакций:

$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\uparrow$

$Sn + 2HCl \rightarrow SnCl_2 + H_2\uparrow$

2. Концентрация кислоты. Представлены два раствора соляной кислоты: 10%-й и 2%-й. Скорость химической реакции, как правило, прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ. В более концентрированном (10%-м) растворе кислоты содержится больше реагирующих частиц на единицу объема, что приводит к увеличению частоты их эффективных столкновений с поверхностью металла и, соответственно, к увеличению скорости реакции.

3. Площадь поверхности соприкосновения реагентов. Железо предоставлено в двух формах: кусочками и в виде порошка. Порошок имеет значительно большую площадь поверхности по сравнению с кусочками той же массы. Поскольку гетерогенная реакция (металл-жидкость) протекает на поверхности раздела фаз, увеличение этой поверхности приводит к значительному росту скорости реакции. Таким образом, порошок железа будет реагировать с кислотой гораздо быстрее, чем кусочки железа.

Исходя из анализа всех факторов, можно сделать вывод, что для достижения максимальной скорости выделения водорода необходимо выбрать:

• наиболее активный металл — железо;
• раствор кислоты с наибольшей концентрацией — 10%-я соляная кислота;
• металл с наибольшей площадью поверхности — порошок железа.

Следовательно, наивысшая скорость реакции будет наблюдаться при взаимодействии порошка железа с 10%-м раствором соляной кислоты.

Ответ: Водород будет выделяться с наибольшей скоростью при взаимодействии веществ из склянок с порошком железа и 10%-й соляной кислотой.