Номер 4, страница 24 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

4. С наибольшей скоростью протекает реакция

1) нейтрализации

2) горения серы в воздухе

3) растворения магния в кислоте

4) восстановления оксида меди(II) водородом

Для определения реакции, протекающей с наибольшей скоростью, необходимо проанализировать природу каждой из предложенных реакций. Скорость химической реакции зависит от множества факторов, ключевыми из которых в данном случае являются агрегатное состояние реагентов (гомогенная или гетерогенная система) и природа химических связей в них.

1) нейтрализации
Реакция нейтрализации в водном растворе, например, между сильной кислотой и сильным основанием, является реакцией ионного обмена: $H^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)} \rightarrow H_2O_{(l)}$. Она протекает в гомогенной среде (растворе) между уже существующими, свободно движущимися ионами. Такие реакции имеют очень низкую энергию активации и происходят практически мгновенно. Их скорость обычно лимитируется только скоростью смешивания растворов.

2) горения серы в воздухе
Это гетерогенная реакция между твердым веществом (сера, $S$) и газом (кислород, $O_2$): $S_{(s)} + O_{2(g)} \rightarrow SO_{2(g)}$. Реакция происходит только на поверхности серы, поэтому её скорость ограничена площадью этой поверхности. Кроме того, для начала горения требуется подвести энергию (нагреть серу до температуры воспламенения). Эти факторы делают реакцию значительно медленнее, чем ионный обмен в растворе.

3) растворения магния в кислоте
Это также гетерогенная реакция между твердым металлом (магний, $Mg$) и раствором кислоты (например, $HCl$): $Mg_{(s)} + 2H^+_{(aq)} \rightarrow Mg^{2+}_{(aq)} + H_{2(g)}$. Взаимодействие протекает на границе раздела фаз (поверхности металла), поэтому скорость зависит от площади этой поверхности, а также от концентрации кислоты. Хотя реакция может быть бурной, она все равно ограничена поверхностью и протекает медленнее, чем гомогенная реакция нейтрализации.

4) восстановления оксида меди(II) водородом
Это гетерогенная реакция между твердым веществом ($CuO$) и газом ($H_2$): $CuO_{(s)} + H_{2(g)} \xrightarrow{t} Cu_{(s)} + H_2O_{(g)}$. Данная реакция требует не только контакта между реагентами на поверхности, но и значительного нагревания для преодоления высокой энергии активации (разрыва связей в кристалле $CuO$ и молекуле $H_2$). Это, как правило, медленный процесс.

Сравнивая все варианты, можно сделать вывод, что реакции ионного обмена в растворах (к которым относится нейтрализация) являются самыми быстрыми. Они протекают в гомогенной системе и не требуют разрыва прочных связей, так как реагенты уже находятся в виде ионов. Все остальные предложенные реакции — гетерогенные, и их скорость ограничена поверхностью контакта реагентов, что делает их заведомо более медленными.
Ответ: 1