Лабораторний дослід № 11

Тема: Вплив площі поверхні контакту реагентів, концентрації і температури на швидкість реакції цинку з хлоридною кислотою

Мета: дослідити залежність швидкості хімічної реакції від площі поверхні контакту реагентів, концентрації речовин і температури.

Обладнання і реактиви: штатив з пробірками, цинковий порошок Zn, цинк у гранулах Zn, 5% розчин хлоридної кислоти НСl, 20 % розчин хлоридної кислоти НСl, порошок купрум(ІІ)оксиду СuО, тримач для пробірок, сухе пальне, сірники.

Хід роботи:

Завдання № 1. Вплив площі поверхні контакту реагентів на швидкість реакції

1. Насипте у пробірку трохи цинкового порошку і налийте 2 мл 5% розчину хлоридної кислоти.

2. Запишіть спостереження: на поверхні порошку починається утворення дрібних прозорих бульбашок безбарвного газу. Реакція відбувається досить швидко. В ході реакції порошок цинку поступово розчиняється.

3. Рівняння реакції:

Zn + 2НСl → ZnCl₂ + Η₂↑

Zn + 2H⁺ + 2Сl^- → Zn²⁺ + 2Сl^- + H₂↑

Zn + 2H⁺ + → Zn²⁺ + Η₂↑

4. Здійсніть таку саму реакцію з гранулою цинку. Порівняйте швидкість реакції з попереднім дослідом. Реакція відбувається за тим самим рівнянням. В цьому досліді бульбашки газу з’являються на поверхні цинкової гранули. Виділення газу відбувається менш інтенсивно, ніж при взаємодії кислоти з цинковим порошком.

Пояснення результатів: реакція кислоти з порошком відбувається з більшою швидкістю. За рівнянням у реакції беруть участь атоми Цинку і катіони Гідрогену. Взаємодіяти з іонами Н⁺ можуть лише ті атоми Цинку, що перебувають на поверхні металу. Загальна площа поверхні усіх часток цинкового порошку значно перевищує площу поверхні гранули металу. Тому порошок цинку швидше взаємодіє з кислотою.

Завдання № 2. Вплив концентрації речовин на швидкість реакції

1. У дві пробірки помістіть по однаковій гранулі цинку.

2. В одну пробірку налийте 2 мл 5 % розчину хлоридної кислоти, у другу - такий же об’єм 20 % розчину хлоридної кислоти.

3. Запишіть спостереження: в обох пробірках на поверхні гранул цинку починається утворення бульбашок безбарвного газу - водню. Більш інтенсивно протікає реакція в пробірці з більш концентрованим розчином кислоти. Рівняння реакції - таке саме, як в попередньому досліді.

Пояснення результатів: збільшення концентрації реагенту означає зростання кількості його частинок (атомів, молекул, іонів) у реакційній суміші. Кількість зіткнень частинок цієї речовини із часинками іншого регенту збільшується, і швидкість реакції зростає.

Швидкість хімічної реакції прямо пропорційна добутку концентрацій реагентів, піднесених до степеню, що дорівнює коефіцієнтам.

Завдання № 3. Вплив температури на швидкість реакції

1. У дві пробірки насипте по 0,5 г порошку купрум(ІІ) оксиду і налийте у кожну по 2-3 мл 5 % розчину хлоридної кислоти.

2. Вміст пробірок обережно перемішайте.

3. Одну пробірку поставте у штатив, а другу нагрійте, але не до кипіння.

4. Після того, як осяде залишок оксиду, порівняйте забарвлення розчинів. Купрум(II) оксид має вигляд кристалів чорного кольору. За кімнатної температури його реакція з хлоридною кислотою відбувається повільно і змін в пробірці майже немає.

За нагрівання реакція відбувається набагато швидше. Вміст пробірки забарвлюється у зелено-синій колір внаслідок утворення купрум(II) хлориду. Рівняння реакції:

CuO + 2НСl → СuСl₂ + Н₂О

Пояснення результатів: при нагріванні рідини збільшується швидкість руху молекул, а твердої речовини - інтенсивність коливань частинок у ній. Унаслідок цього кількість зіткнень частинок реагентів зростає, а це призводить до збільшення швидкості реакції. При підвищенні температури на кожні 10"С швидкість реакції збільшується в середньому у 2-4 рази.

Висновок: швидкість реакції зростає зі збільшенням концентрації реагентів, площі поверхні контакту реагентів і температури.