Задание №18 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения этой задачи необходимо проанализировать, как различные факторы влияют на скорость гетерогенной реакции (реакции, идущей на границе раздела фаз). Уравнение реакции цинка с серной кислотой выглядит следующим образом:
Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑

Разберем каждый из предложенных факторов:

1. Увеличение концентрации водорода. Водород является продуктом данной реакции. Изменение концентрации продуктов влияет на химическое равновесие (в обратимых процессах), но не увеличивает скорость прямой реакции. Кроме того, водород — это газ, и его концентрация в растворе практически не влияет на скорость взаимодействия твердого цинка с кислотой.
2. Увеличение концентрации кислоты. Серная кислота является реагентом. Согласно закону действующих масс, скорость химической реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ в растворе. Чем больше молекул (ионов) кислоты находится в единице объема, тем чаще происходят их столкновения с поверхностью цинка, что ведет к увеличению скорости реакции. Этот вариант подходит.
3. Использование ингибитора. Ингибиторы — это вещества, которые замедляют химическую реакцию. Для увеличения скорости реакции потребовался бы катализатор, а не ингибитор.
4. Увеличение степени измельчения цинка. Цинк — это твердое вещество, и реакция с кислотой происходит только на его поверхности. При измельчении твердого вещества (например, превращении гранул в порошок) суммарная площадь поверхности соприкосновения реагентов резко возрастает. Чем больше площадь поверхности, тем больше атомов цинка одновременно вступает в контакт с кислотой, что значительно ускоряет реакцию. Этот вариант подходит.
5. Понижение температуры. Согласно правилу Вант-Гоффа и уравнению Аррениуса, при понижении температуры скорость практически всех химических реакций уменьшается, так как снижается кинетическая энергия частиц и число активных столкновений.

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

Ответ: 24

Источник: ФИПИ