Номер 3, страница 175 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

3. Если на кусок мрамора подействовать серной кислотой вместо соляной, выделение углекислого газа быстро прекращается. Чем это можно объяснить?

Решение

Данное явление объясняется свойствами продуктов реакции, образующихся при взаимодействии мрамора (основной компонент – карбонат кальция, $CaCO_3$) с серной и соляной кислотами.

1. Реакция с серной кислотой ($H_2SO_4$)

При действии серной кислоты на карбонат кальция происходит следующая химическая реакция:

$CaCO_3 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow$

Одним из продуктов этой реакции является сульфат кальция ($CaSO_4$). Это малорастворимое в воде и в растворе кислоты вещество. Образуясь на поверхности куска мрамора, сульфат кальция формирует плотную, нерастворимую пленку (осадок). Эта пленка физически изолирует реагенты друг от друга: она не дает серной кислоте достигнуть непрореагировавшего карбоната кальция. В результате реакция быстро замедляется и прекращается, а вместе с ней останавливается и выделение углекислого газа. Этот процесс называется пассивацией поверхности.

2. Реакция с соляной кислотой ($HCl$) для сравнения

При взаимодействии мрамора с соляной кислотой образуются другие продукты:

$CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow$

В этом случае образуется хлорид кальция ($CaCl_2$), который является хорошо растворимой солью. Он уходит в раствор, не создавая защитной пленки на поверхности мрамора. Поэтому соляная кислота имеет постоянный доступ к поверхности реагента, и реакция продолжается до тех пор, пока не израсходуется один из исходных веществ.

Ответ: Выделение углекислого газа быстро прекращается из-за образования на поверхности мрамора нерастворимого сульфата кальция ($CaSO_4$), который создает защитную пленку и препятствует дальнейшему контакту серной кислоты с карбонатом кальция.