Задание №18 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения этой задачи проанализируем уравнение реакции между железом и кислородом:
3Fe (тв.) + 2O₂ (газ) → Fe₃O₄ (тв.)

Это гетерогенная реакция, так как реагенты находятся в разных агрегатных состояниях: железо — твердое вещество, кислород — газ. Скорость такой реакции зависит от природы реагирующих веществ, температуры, концентрации газообразного реагента (кислорода), давления (так как есть газ) и площади поверхности соприкосновения фаз.

Разберем каждый фактор из предложенного списка:

1. Повышение давления в системе. При увеличении давления объем газа уменьшается, а его концентрация возрастает. Так как кислород является реагентом, увеличение его концентрации приводит к более частым столкновениям молекул газа с поверхностью железа, что увеличивает скорость реакции. Подходит.
2. Использование порошка железа вместо железной проволоки. Железо — твердое вещество. Реакция идет только на его поверхности. Порошок имеет гораздо большую суммарную площадь поверхности, чем проволока той же массы. Чем больше площадь соприкосновения реагентов, тем выше скорость гетерогенной реакции. Подходит.
3. Понижение концентрации кислорода в системе. Скорость реакции прямо пропорциональна концентрации реагентов. Если мы уменьшим количество молекул кислорода в единице объема, число столкновений уменьшится, и реакция замедлится. Не подходит.
4. Понижение температуры. При охлаждении кинетическая энергия частиц уменьшается, они движутся медленнее и сталкиваются реже, а энергия столкновений реже оказывается достаточной для протекания химического превращения. Скорость реакции всегда уменьшается при понижении температуры. Не подходит.
5. Нагревание реакционной смеси. Повышение температуры приводит к увеличению скорости практически любой химической реакции (согласно правилу Вант-Гоффа и уравнению Аррениуса), так как увеличивается доля "активных" молекул, способных преодолеть энергетический барьер реакции. Подходит.

Таким образом, факторами, увеличивающими скорость реакции, являются 1, 2 и 5.

Ответ: 125

Источник: ФИПИ