Задание №18 — Теоретические основы химии

Решение.

Для того чтобы определить пару веществ, реакция между которыми протекает с наибольшей скоростью, необходимо проанализировать природу реагирующих веществ и их агрегатное состояние.

1. Агрегатное состояние и тип взаимодействия. Самая высокая скорость характерна для реакций, протекающих в гомогенной среде (например, между растворами), так как частицы в растворе максимально перемешаны и имеют наибольшую площадь соприкосновения. Реакции между растворимыми электролитами (ионный обмен) протекают практически мгновенно.

2. Анализ предложенных веществ:

• 1) Fe (проволока) — твердое вещество, компактная форма.
• 2) Ca(OH)₂ (р-р) — раствор сильного основания (щелочи).
• 3) HCl (р-р) — раствор сильной кислоты.
• 4) Fe (порошок) — твердое вещество, измельченная форма.
• 5) Cu (порошок) — твердое вещество, измельченная форма.

3. Сравнение возможных пар:

• Реакции с участием металлов (Fe или Cu) и растворов (HCl) являются гетерогенными (протекают на поверхности металла). Скорость таких реакций ограничена площадью поверхности соприкосновения фаз. Даже порошок железа будет реагировать с кислотой медленнее, чем два раствора между собой.
• Медь (Cu) стоит в ряду активности после водорода, поэтому она вообще не будет реагировать с раствором HCl в обычных условиях.
• Пара № 2 (раствор гидроксида кальция) и № 3 (раствор соляной кислоты) — это реакция нейтрализации между сильным основанием и сильной кислотой в растворе.

4. Уравнение реакции для выбранной пары:
Ca(OH)₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2H₂O
В ионном виде: OH⁻ + H⁺ → H₂O
Реакции ионного обмена в растворах протекают с очень высокой (практически мгновенной) скоростью, так как не требуют разрушения кристаллических решеток твердых тел и протекают во всем объеме смеси.

Таким образом, наибольшая скорость будет наблюдаться при взаимодействии двух растворов: гидроксида кальция и соляной кислоты.

Ответ: 23

Источник: ФИПИ