Номер 8, страница 25 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. От площади соприкосновения веществ не зависит скорость реакции между

1) фосфором и кислородом

2) кислородом и оксидом азота(II)

3) серой и водородом

4) магнием и азотной кислотой

5) водородом и азотом

Решение

Скорость химической реакции зависит от площади соприкосновения реагентов в случае гетерогенных реакций, то есть реакций, в которых вещества находятся в разных агрегатных состояниях (например, твердое вещество и газ, твердое вещество и жидкость). Чем больше площадь поверхности, тем больше частиц могут участвовать в реакции одновременно, и тем выше скорость реакции.

В гомогенных реакциях, где все реагенты находятся в одной фазе (например, все вещества — газы или все растворены в одной жидкости), они перемешаны на молекулярном уровне. В этом случае понятие "площадь соприкосновения" не является определяющим фактором, и скорость реакции зависит от концентрации реагентов, температуры, давления (для газов) и наличия катализатора.

Проанализируем каждый вариант:

1) фосфором и кислородом

Фосфор (P) — твердое вещество, а кислород ($O_2$) — газ. Это гетерогенная реакция: $4P_{(тв)} + 5O_{2(г)} \rightarrow 2P_2O_{5(тв)}$. Скорость горения фосфора будет значительно выше, если его измельчить в порошок, увеличив тем самым площадь соприкосновения с кислородом. Следовательно, скорость реакции зависит от площади соприкосновения.

2) кислородом и оксидом азота(II)

Кислород ($O_2$) и оксид азота(II) ($NO$) являются газами. Реакция между ними — гомогенная: $2NO_{(г)} + O_{2(г)} \rightarrow 2NO_{2(г)}$. Поскольку оба реагента находятся в газовой фазе и равномерно распределены по всему объему, скорость этой реакции не зависит от площади соприкосновения, а определяется их парциальными давлениями (концентрациями) и температурой.

3) серой и водородом

Сера (S) при обычных условиях — твердое вещество, а водород ($H_2$) — газ. Это гетерогенная реакция: $S_{(тв)} + H_{2(г)} \rightarrow H_2S_{(г)}$. Скорость реакции будет зависеть от площади поверхности серы.

4) магнием и азотной кислотой

Магний (Mg) — твердое вещество (металл), а азотная кислота ($HNO_3$) — водный раствор (жидкость). Это гетерогенная реакция: $Mg_{(тв)} + 4HNO_{3(раств)} \rightarrow Mg(NO_3)_{2(раств)} + 2NO_{2(г)} + 2H_2O_{(ж)}$. Скорость реакции зависит от площади поверхности магния. Например, магниевый порошок реагирует гораздо быстрее, чем магниевая лента.

5) водородом и азотом

Водород ($H_2$) и азот ($N_2$) — газы. Реакция синтеза аммиака (процесс Габера) является гомогенной: $N_{2(г)} + 3H_{2(г)} \rightleftharpoons 2NH_{3(г)}$. Однако эта реакция имеет очень высокую энергию активации и в отсутствие катализатора практически не идет. В промышленности ее проводят с использованием твердого гетерогенного катализатора (например, пористого железа). В таком случае общая скорость процесса зависит от площади поверхности катализатора. По сравнению с вариантом 2, который описывает спонтанную гомогенную реакцию, этот вариант менее однозначен. В контексте факторов, влияющих на скорость реакции, именно реакция между $NO$ и $O_2$ является классическим примером гомогенной реакции, скорость которой не зависит от площади поверхности.

Вывод: единственная представленная реакция, являющаяся чисто гомогенной и не требующей гетерогенного катализа, скорость которой не зависит от площади соприкосновения веществ, — это реакция между кислородом и оксидом азота(II).

Ответ: 2.