Номер 4, страница 22 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

4. С наибольшей скоростью при комнатной температуре протекает реакция между

1) соляной кислотой (р-р) и гидроксидом натрия (р-р)

2) железом и водой

3) азотом и кислородом

4) цинком и серой

Решение

Скорость химической реакции зависит от множества факторов, в том числе от природы реагирующих веществ, их агрегатного состояния, температуры и площади поверхности соприкосновения. Проанализируем каждый из предложенных вариантов для условий комнатной температуры.

1) соляной кислотой (р-р) и гидроксидом натрия (р-р)

Это реакция ионного обмена (нейтрализации) между сильной кислотой ($HCl$) и сильным основанием ($NaOH$) в водном растворе. В растворе эти вещества находятся в виде ионов: $H^+$, $Cl^-$, $Na^+$, $OH^-$. Реакция сводится к взаимодействию ионов водорода и гидроксид-ионов с образованием слабо диссоциирующего вещества — воды:
$H^+_{ (р-р) } + OH^-_{ (р-р) } \rightarrow H_2O_{ (ж) }$
Реакции между ионами в растворах протекают с очень высокой, практически мгновенной скоростью, так как энергия активации таких процессов чрезвычайно мала.

2) железом и водой

Взаимодействие железа с водой при комнатной температуре (коррозия) является очень медленным гетерогенным процессом. Для того чтобы реакция шла с заметной скоростью, необходимы либо высокие температуры (взаимодействие с водяным паром), либо присутствие в воде кислорода и электролитов, которые ускоряют процесс. В обычных условиях при комнатной температуре скорость этой реакции ничтожна.

3) азотом и кислородом

Азот ($N_2$) и кислород ($O_2$) — это газы, составляющие основу атмосферы. Молекула азота $N_2$ содержит очень прочную тройную связь ($N \equiv N$), для разрыва которой требуется огромное количество энергии. Поэтому реакция между ними ($N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO$) имеет очень высокую энергию активации и при комнатной температуре практически не протекает. Она становится возможной лишь в экстремальных условиях, например, при температуре свыше 2000°C или в электрическом разряде (во время грозы).

4) цинком и серой

Это гетерогенная реакция между двумя твёрдыми веществами: $Zn_{(тв)} + S_{(тв)} \rightarrow ZnS_{(тв)}$. Скорость реакций между твёрдыми веществами ограничена площадью их контакта. Для того чтобы эта реакция началась, смесь необходимо инициировать — как правило, нагреть. При комнатной температуре, без внешнего воздействия, цинк и сера могут находиться в смеси неограниченно долго, не вступая в реакцию.

Сравнивая все варианты, можно сделать вывод, что реакция ионного обмена в растворе (вариант 1) будет протекать с наибольшей скоростью.

Ответ: 1.