Задание №18 — Теоретические основы химии

Решение.

Для того чтобы правильно выбрать факторы, влияющие на скорость реакции, сначала запишем уравнение химического процесса. Цинк — это амфотерный металл, который реагирует с растворами щелочей с образованием комплексной соли и выделением водорода:

Zn + 2KOH + 2H₂O → K₂[Zn(OH)₄] + H₂↑

Проанализируем каждый из предложенных факторов с точки зрения теории химической кинетики:

1. Использование индикатора. Индикаторы (например, фенолфталеин) используются для определения среды раствора (кислая, щелочная или нейтральная). Они не являются катализаторами и не участвуют в элементарных актах столкновения частиц реагентов, поэтому на скорость данной реакции не влияют.
2. Увеличение концентрации щёлочи. Согласно закону действующих масс, скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ (в данном случае — гидроксид-ионов в растворе). Чем больше молекул щёлочи в единице объёма, тем чаще происходят их столкновения с поверхностью цинка, что приводит к увеличению скорости реакции.
3. Повышение давления в системе. Давление оказывает существенное влияние на скорость реакции только в том случае, если среди исходных веществ есть газы. В нашей реакции реагенты — твердый цинк и раствор щёлочи. Жидкости и твердые тела практически несжимаемы, поэтому изменение давления не изменит скорость их взаимодействия.
4. Повышение температуры. Согласно правилу Вант-Гоффа и уравнению Аррениуса, при повышении температуры увеличивается средняя кинетическая энергия частиц и доля "активных" столкновений. Это всегда приводит к увеличению скорости практически любой химической реакции.
5. Понижение температуры. Этот фактор действует противоположно предыдущему: при охлаждении движение частиц замедляется, число эффективных столкновений уменьшается, и скорость реакции снижается.

Таким образом, к увеличению скорости реакции приводят факторы под номерами 2 и 4.

Ответ: 24

Источник: ФИПИ