Влияние концентрации и температуры на скорость реакции цинка с хлоридной кислотой

Оборудование: штатив с пробирками, стакан с горячей водой, шпатель, горелка.

Реактивы: хлоридная кислота с массовыми долями 5 % и 15 %, цинк.

Правила безопасности:

для опытов используйте небольшие количества реактивов;
остерегайтесь попадания реактивов на кожу, одежду, в глаза; при попадании вещества смойте его большим количеством воды.

1. Пронумеруйте две одинаковые пробирки.

2. В пробирку № 1 налейте 1 мл хлоридной кислоты с массовой долей гидроген хлорида 5 %, а в пробирку № 2 — такое же количество кислоты с массовой долей гидроген хлорида 15 %. В обе пробирки опустите по одной грануле цинка. Что наблюдаете? В каком случае реакция происходит с большей скоростью и почему?

3. Пробирку № 1 из предыдущего опыта опустите в стакан с горячей водой или нагрейте на горелке. Сравните интенсивность выделения водорода до и после погружения в горячую воду. Поясните наблюдения.

4. Сделайте обобщающий вывод.

Лингвистическая задача

На латыни fermentum означает «закваска». Такое же значение имеет греческое слово zyme. Как вы думаете, почему биологические катализаторы называют ферментами, или энзимами?

Ключевая идея

Скорость химической реакции характеризует количество вещества, которое прореагировало или образовалось в результате реакции за единицу времени (секунду, минуту, сутки или год).

Контрольные вопросы

223. Дайте определение скорости реакции, катализатора, ингибитора.
224. От каких факторов зависит скорость реакции? Объясните, как влияют эти факторы на скорость реакции. Приведите примеры.
225. Прокомментируйте изменение концентраций реагентов и продуктов реакции на рисунке 20.1.
226. Почему продукты питания обычно хранят в холодильнике?
227. Почему в формуле скорости химической реакции изменение количества вещества продуктов реакции является положительной величиной, а изменение количества вещества реагентов — отрицательной?
228. Почему различные химические реакции, требующие различных условий для их протекания, в живых организмах происходят быстро при одинаковой температуре и давлении? Ответ подтвердите примерами.
229. Объясните, почему существует опасность взрыва при наличии большого количества сухого горючего порошкообразного вещества. Приведите примеры таких ситуаций.

Задания для усвоения материала

230. Изменится ли скорость реакции между водородом и кислородом, если к этой смеси добавить азот?

231. Используя знания о факторах влияния на скорость химической реакции, обоснуйте утверждения: а) в костре щепки сгорают намного быстрее, чем целое полено такой же массы; б) при пожаре нельзя открывать окна; в) при пищевом отравлении часто назначают активированный уголь, действие которого эффективнее, если таблетки измельчить; г) чтобы повысить температуру пламени, в костер нагнетают воздух; д) ветчина при температуре 180° готовится гораздо быстрее, чем при 120 °С; е) для стерилизации консервов или медицинского оборудования их определенное время выдерживают при высокой температуре; ж) пищевые продукты дольше хранятся в вакуумных пакетах; з) летом повышается опасность пищевых отравлений; и) срок службы медных водопроводных труб значительно больше железных (стальных).

232. По данным рисунка 20.1 докажите, что скорость реакции максимальна в момент смешивания веществ (в начале реакции) и со временем уменьшается. Как это можно объяснить?

233. В две колбы налили хлоридную кислоту. В первую добавили железо количеством вещества 0,01 моль, а во вторую — такое же количество цинка. В какой колбе реакция закончится раньше?

234. Для каждой пары приведенных процессов определите, какой из них характеризуется большей скоростью: а) ржавление железа или потемнение меди; б) горение воска или горение бумаги; в) выпаривание бензина или выпаривание воды. В каждом случае поясните свой выбор.

235. На этикетке с мороженым вы прочитали информацию о его сроке годности и условиях хранения, но некоторые места на этикетке были затерты: «### при температуре минус (24 ± 2) °С, @@@ при температуре минус (18 ± 2) °С». Вы обратились за помощью к продавцу, на что получили ответ: «В одном месте там должно быть написано “12 месяцев”, а в другом — “10 месяцев”». Какая надпись должна стоять вместо символов ###, а какая — вместо @@@? Как вы считаете, как долго можно хранить мороженое при температуре +20 °С?

236. Было проведено два опыта по получению кислорода нагреванием калий перманганата. В первом опыте получили 75 мл кислорода за 3 мин, а во втором — 100 мл за 5 мин. В каком случае скорость реакции выше?

237. За месяц до начала занятий лаборант приготовил водный раствор гидроген пероксида, в 1 л которого находилось 0,3 моль H₂O₂. Первого сентября учительница химии обнаружила, что количество гидроген пероксида в колбе уменьшилось вдвое. Вычислите скорость разложения гидроген пероксида (моль/сутки), считая, что в месяце 30 дней. Какой объем кислорода (н. у.) выделился из 5 л раствора за это время?

238. В первой колбе происходила реакция между кальций карбонатом и хлоридной кислотой, в результате которой за определенное время выделился газ массой 6,6 г. Во второй колбе взаимодействовали водород и йод и за такой же промежуток времени образовался продукт реакции массой 16,64 г. В каком случае реакция происходила быстрее?

239. Смешали карбон(ІІ) оксид количеством вещества 0,15 моль с кислородом. Через 10 секунд после начала реакции количество вещества угарного газа уменьшилось до 0,1 моль. Вычислите скорость этой реакции.

240. Как вы считаете, по какому принципу выбирают вещества (реагент или продукт реакции) для экспериментального определения скорости химической реакции? Опишите методику эксперимента и (при необходимости) прибор для определения скорости химической реакции: а) цинка с хлоридной кислотой; б) горения серы в воздухе.

241. Приведите примеры химических процессов, которые желательно: а) ускорять; б) замедлять; в) поддерживать скорость на определенном уровне. Каким образом в каждом случае можно контролировать или менять скорость реакции?

242*. Предложите план эксперимента для определения скорости химической реакции. Какие измерения вы должны сделать для достижения цели? Какие факторы будут влиять на точность эксперимента?

243*. Вспомните из курса физики, что означает понятие «скорость движения». Что сходного и чем отличаются понятия «скорость движения тела» и «скорость химической реакции»?

ГДЗ к учебнику можно найти тут.

Зміст