Лабораторный опыт №6, страница 29 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Лабораторный опыт № 6. Зависимость скорости химической реакции от площади соприкосновения реагирующих веществ

Поместите в одну пробирку гранулу цинка (или кусочек мрамора), а в другую — порошок цинка (или мраморную крошку) и налейте в обе пробирки по 1 мл соляной кислоты. В какой из пробирок скорость выделения газа выше? Почему?

Дано:

Пробирка 1: гранула цинка (или кусок мрамора) и 1 мл соляной кислоты ($HCl$).

Пробирка 2: порошок цинка (или мраморная крошка) и 1 мл соляной кислоты ($HCl$).

Найти:

В какой из пробирок скорость выделения газа выше? Почему?

Решение:

Данный опыт демонстрирует зависимость скорости гетерогенной реакции (реакции между веществами в разных агрегатных состояниях) от площади поверхности соприкосновения реагентов. В нашем случае твердое вещество (цинк или мрамор) реагирует с раствором кислоты.

Рассмотрим уравнения реакций:

1. Взаимодействие цинка с соляной кислотой с выделением водорода:

$Zn_{(тв)} + 2HCl_{(р-р)} \rightarrow ZnCl_{2(р-р)} + H_{2(г)}\uparrow$

2. Взаимодействие мрамора (карбоната кальция, $CaCO_3$) с соляной кислотой с выделением углекислого газа:

$CaCO_{3(тв)} + 2HCl_{(р-р)} \rightarrow CaCl_{2(р-р)} + H_2O_{(ж)} + CO_{2(г)}\uparrow$

В обеих реакциях взаимодействие происходит на границе раздела фаз, то есть на поверхности твердого вещества. Скорость химической реакции прямо пропорциональна площади этой поверхности.

В первой пробирке находится цельная гранула цинка (или кусок мрамора), которая имеет относительно небольшую площадь поверхности.

Во второй пробирке находится порошок (или крошка). При одинаковой массе, измельченное вещество имеет значительно большую суммарную площадь поверхности, так как для реакции доступны поверхности всех мелких частиц. Чем больше площадь соприкосновения реагентов, тем большее число частиц может одновременно вступить в реакцию. Это приводит к увеличению числа эффективных столкновений в единицу времени и, следовательно, к увеличению скорости реакции.

Поэтому в пробирке с порошком цинка (или мраморной крошкой) реакция будет протекать гораздо интенсивнее, что будет наблюдаться как более бурное выделение газа.

Ответ:

Скорость выделения газа выше во второй пробирке, где находится порошок цинка (или мраморная крошка). Причина в том, что у порошка значительно больше площадь соприкосновения с соляной кислотой по сравнению с цельной гранулой той же массы. Согласно кинетическим законам, увеличение площади поверхности реагентов в гетерогенной системе ведет к увеличению скорости химической реакции.