Лабораторный опыт №11, страница 22 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

Лабораторный опыт 11

В два химических стакана налейте по 15 мл соляной кислоты. В первый стакан поместите кусочек мрамора величиной с горошину, во второй — такой же кусочек, предварительно измельчённый в ступке. Что наблюдаете?

Дано:

Стакан 1: $V_{HCl} = 15$ мл, 1 кусочек мрамора ($CaCO_3$).

Стакан 2: $V_{HCl} = 15$ мл, 1 измельченный кусочек мрамора ($CaCO_3$) такой же массы, как в стакане 1.

Найти:

Что наблюдается в каждом стакане и почему есть различия.

Решение:

В обоих стаканах происходит химическая реакция взаимодействия мрамора, который в основном состоит из карбоната кальция ($CaCO_3$), с соляной кислотой ($HCl$). Эта реакция описывается следующим химическим уравнением:

$$CaCO_3(тв) + 2HCl(р-р) \rightarrow CaCl_2(р-р) + H_2O(ж) + CO_2(г)\uparrow$$

Продуктами реакции являются растворимая в воде соль хлорид кальция ($CaCl_2$), вода ($H_2O$) и углекислый газ ($CO_2$), выделение которого мы наблюдаем в виде пузырьков (шипения или "вскипания").

Наблюдаемые различия в скорости реакции в двух стаканах объясняются одним из ключевых факторов, влияющих на скорость химических реакций, — площадью поверхности соприкосновения реагентов.

• В первом стакане, где находится целый кусок мрамора, реакция может протекать только на его внешней поверхности. Поэтому мы наблюдаем сравнительно медленное и равномерное выделение пузырьков газа с поверхности куска. Мрамор будет растворяться постепенно.

• Во втором стакане находится измельченный мрамор. При измельчении того же куска его общая площадь поверхности многократно увеличивается. Благодаря этому гораздо большее количество частиц карбоната кальция может одновременно контактировать с соляной кислотой. В результате реакция протекает значительно интенсивнее и быстрее, что проявляется в бурном выделении газа по всему объему. Порошок мрамора растворится намного быстрее, чем целый кусок.

Таким образом, данный опыт демонстрирует прямую зависимость скорости гетерогенной реакции (реакции между веществами в разных агрегатных состояниях) от площади поверхности твердого реагента.

Ответ: В обоих стаканах будет наблюдаться выделение пузырьков газа и постепенное растворение мрамора. Однако во втором стакане, с измельченным мрамором, реакция будет протекать значительно более бурно и завершится быстрее, чем в первом стакане. Причина в том, что у измельченного мрамора гораздо больше площадь поверхности контакта с кислотой, что приводит к увеличению скорости химической реакции.