Лабораторный опыт №8, страница 30 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Лабораторный опыт № 8. Зависимость скорости химической реакции от температуры реагирующих веществ на примере взаимодействия оксида меди (II) с раствором серной кислоты различной температуры

В две пробирки с помощью шпателя насыпьте немного чёрного порошка оксида меди (II) и налейте в каждую по 3–4 мл раствора серной кислоты. Одну пробирку поместите в стакан с горячей водой, другую нагрейте на пламени спиртовки (используйте пробиркодержатель). Что наблюдаете? Объясните результаты наблюдений. Запишите уравнение реакции в молекулярной и ионной формах.

Что наблюдаете?

В обеих пробирках происходит химическая реакция: чёрный порошок оксида меди (II) вступает во взаимодействие с раствором серной кислоты. В результате реакции твёрдое вещество растворяется, а бесцветный раствор приобретает характерный голубой или синий цвет из-за образования гидратированных ионов меди (II) ($Cu^{2+}$).
При этом наблюдается существенная разница в скорости протекания процесса. В пробирке, которую нагревают непосредственно на пламени спиртовки, реакция происходит очень быстро, практически мгновенно: чёрный порошок исчезает, и раствор интенсивно окрашивается в голубой цвет. В пробирке, помещенной в стакан с горячей водой, где температура ниже, реакция идёт значительно медленнее. Растворение оксида меди и изменение цвета раствора происходят постепенно и требуют большего времени.

Ответ: В обеих пробирках чёрный порошок оксида меди (II) растворяется, и раствор становится голубым. В пробирке, нагреваемой на пламени спиртовки, реакция происходит значительно быстрее, чем в пробирке, находящейся в горячей воде.

Объясните результаты наблюдений.

Наблюдаемое явление демонстрирует прямую зависимость скорости химической реакции от температуры. Повышение температуры приводит к увеличению скорости реакции. Это объясняется положениями кинетической теории:
1. С ростом температуры увеличивается средняя кинетическая энергия реагирующих частиц (в данном случае ионов водорода $H^+$ и частиц твердого оксида меди $CuO$).
2. В результате частицы начинают двигаться быстрее, что приводит к увеличению частоты их столкновений.
3. Самое главное, что при повышении температуры резко возрастает доля так называемых "эффективных" столкновений, то есть столкновений частиц, обладающих достаточной энергией (превышающей или равной энергии активации), чтобы привести к химическому превращению.
Температура пламени спиртовки значительно выше температуры горячей воды. Поэтому в пробирке, нагреваемой на пламени, число эффективных столкновений в единицу времени гораздо больше, что и обуславливает значительно более высокую скорость реакции.

Ответ: Скорость химической реакции возрастает с повышением температуры, поскольку увеличивается кинетическая энергия частиц, что приводит к увеличению частоты и, главное, эффективности их столкновений. Так как температура пламени спиртовки выше температуры горячей воды, реакция в этой пробирке протекает быстрее.

Запишите уравнение реакции в молекулярной и ионной формах.

Реакция между основным оксидом меди (II) и серной кислотой является реакцией обмена, в результате которой образуются соль — сульфат меди (II) — и вода.
Молекулярное уравнение реакции:
$CuO(тв) + H_2SO_4(р-р) \rightarrow CuSO_4(р-р) + H_2O(ж)$
Полное ионное уравнение:
Для его составления сильные электролиты (сильные кислоты, растворимые соли) записываем в виде ионов, а нерастворимые вещества, слабые электролиты (вода) и оксиды — в молекулярном виде.
$CuO(тв) + 2H^+(р-р) + SO_4^{2-}(р-р) \rightarrow Cu^{2+}(р-р) + SO_4^{2-}(р-р) + H_2O(ж)$
Сокращённое ионное уравнение:
Получается путём исключения из полного ионного уравнения "ионов-наблюдателей" (ионов, которые не принимают участия в реакции, в данном случае это сульфат-ион $SO_4^{2-}$).
$CuO(тв) + 2H^+(р-р) \rightarrow Cu^{2+}(р-р) + H_2O(ж)$

Ответ:
Молекулярное уравнение: $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$.
Полное ионное уравнение: $CuO + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Cu^{2+} + SO_4^{2-} + H_2O$.
Сокращённое ионное уравнение: $CuO + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + H_2O$.