Лабораторний дослід № 10. Вплив концентрації і температури на швидкість реакції цинку з хлоридною кислотою

Обладнання: штатив із пробірками, склянка з гарячою водою, шпатель, пальник.

Реактиви: хлоридна кислота з масовими частками 5 % та 15 %, цинк.

Правила безпеки:

для дослідів використовуйте невеликі кількості реактивів;
остерігайтеся потрапляння реактивів на шкіру, одяг, в очі; у разі потрапляння речовини змийте її великою кількістю води.

1. Пронумеруйте дві однакові пробірки.

2. У пробірку № 1 налийте хлоридну кислоту з масовою часткою 5 % об’ємом 1 мл, а в пробірку № 2 — таку саму кількість кислоти з масовою часткою 15 %. В обидві пробірки опустіть по одній гранулі цинку. Що спостерігаєте? В якому випадку реакція відбувається з більшою швидкістю й чому?

3. Пробірку № 1 з попереднього досліду опустіть у склянку з гарячою водою або нагрійте на пальнику. Порівняйте інтенсивність виділення водню до й після занурення в гарячу воду. Поясніть спостереження.

4. Зробіть узагальнюючий висновок.

Лінгвістична задача

Латиною fermentum означає «закваска». Таке саме значення має грецьке слово zyme. Чому, на вашу думку, біологічні каталізатори називають ферментами або ензимами?

Ключова ідея

Швидкість хімічної реакції характеризує кількість речовини, що прореагувала або утворилася в результаті реакції, за одиницю часу (секунду, хвилину, добу або рік).

Контрольні запитання

223. Сформулюйте визначення швидкості реакції, каталізатора, інгібітора.
224. Від яких чинників залежить швидкість реакції? Поясніть, як саме впливають ці чинники на швидкість реакції. Наведіть приклади.
225. Прокоментуйте зміну концентрацій реагентів та продуктів реакції, а також зміст графіків за малюнком 20.1.
226. Чому продукти харчування зазвичай зберігають у холодильнику?
227. Чому у формулі швидкості хімічної реакції зміна кількості речовини продуктів реакції є додатною величиною, а зміна кількості речовини реагентів — від'ємною?
228. Поясніть, чому різноманітні хімічні реакції, що вимагають різних умов для їх перебігу, у живих організмах відбуваються з високою швидкістю за однакової температури й тиску. Відповідь підтвердьте прикладами.
229. Поясніть, чому існує небезпека вибуху за наявності великої кількості сухої горючої порошкоподібної речовини. Наведіть приклади таких ситуацій.

Завдання для засвоєння матеріалу

230. Чи зміниться швидкість реакції між воднем та киснем, якщо до цієї суміші додати азот?

231. Спираючись на знання про чинники впливу на швидкість хімічної реакції, обґрунтуйте твердження: а) у багатті друзки згоряють набагато швидше, ніж ціле поліно такої самої маси; б) під час пожежі не можна відкривати вікна; в) у разі харчового отруєння часто призначають активоване вугілля, дія якого ефективніша, якщо пігулки максимально подрібнити; г) щоб підвищити температуру полум'я, в багаття нагнітають повітря або чистий кисень; д) шинка за температури 180 °С приготується набагато швидше, ніж за 120 °С; е) для стерилізації консервів або медичного обладнання їх певний час витримують за високої температури; є) харчові продукти довше зберігаються у вакуумних пакетах; ж) улітку підвищується небезпека харчових отруєнь; з) термін служби мідних водопровідних труб значно більший за залізні (сталеві).

232. За даними до малюнка 20.1 доведіть, що швидкість реакції максимальна в момент змішування речовин (на початку реакції) і з часом зменшується. Як це можна пояснити?

233. У дві колби налили хлоридну кислоту. У першу додали залізо кількістю речовини 0,01 моль, а в другу — цинк такої самої кількості. В якій колбі реакція закінчиться раніше?

234. У кожній парі наведених процесів визначте той, що має більшу швидкість: а) іржавіння заліза чи тьмяніння міді; б) горіння воску чи горіння паперу; в) випарювання бензину чи випарювання води. У кожному випадку поясніть свій вибір.

235. На етикетці з морозивом ви прочитали інформацію про його строк придатності та умови зберігання, але деякі місця на етикетці були затерті: «### за температури мінус (24 ± 2)°С, @@@ за температури мінус (18 ± 2)°С». Ви звернулися по допомогу до продавця, на що отримали відповідь: «в одному місці там має бути написано "12 місяців", а в іншому — "10 місяців"». Який надпис має стояти замість символів ###, а який — замість @@@? Як ви вважаєте, як довго можна зберігати морозиво за температури +20 °С?

236. Було проведено два досліди з добування кисню нагріванням калій перманганату. У першому досліді отримали 75 мл кисню за 3 хв, а в другому — 100 мл за 5 хв. У якому випадку швидкість реакції вища?

237. За місяць до початку занять лаборант приготував водний розчин гідроген пероксиду, в 1 л якого містилося 0,3 моль Н₂О₂. Першого вересня вчителька хімії виявила, що кількість гідроген пероксиду в колбі зменшилася вдвічі. Обчисліть швидкість розкладання гідроген пероксиду (моль/добу), уважаючи, що в місяці 30 днів. Який об'єм кисню (н. у.) виділився з 5 л розчину за цей час?

238. У першій колбі відбувалася реакція між кальцій карбонатом та хлоридною кислотою, у результаті якої за певний час виділився газ масою 6,6 г. У другій колбі взаємодіяли водень та йод і за такий самий проміжок часу утворився продукт реакції масою 16,64 г. У якому випадку реакція відбувалася швидше?

239. Змішали карбон(ІІ) оксид кількістю 0,15 моль з киснем. Через 10 секунд після початку реакції кількість чадного газу зменшилася до 0,1 моль. Обчисліть швидкість цієї реакції.

240. Як ви вважаєте, за яким принципом обирають речовини (реагент або продукт реакції) для експериментального визначення швидкості хімічної реакції. Опишіть методику експерименту та (за необхідності) прилад для визначення швидкості хімічної реакції: а) цинку з хлоридною кислотою; б) горіння сірки в повітрі.

241. Наведіть приклади хімічних процесів, що: а) бажано прискорювати; б) бажано уповільнювати; в) підтримувати швидкість на певному рівні. У який спосіб у кожному випадку можна контролювати або змінювати швидкість реакції?

242*. Запропонуйте план експерименту для визначення швидкості хімічної реакції. Які вимірювання ви маєте зробити для досягнення мети? Які чинники впливатимуть на точність експерименту?

243*. Згадайте з курсу фізики, що означає поняття «швидкість руху». Знайдіть спільні й відмінні ознаки у поняттях «швидкість руху тіла» та «швидкість хімічної реакції».

Зміст