Решебник по химии 9 класс Габриелян | Страница 23

Лабораторный опыт 12

В химический стакан налейте 10 мл раствора пероксида водорода. При комнатной температуре разложение этого вещества происходит очень медленно. Добавьте в стакан на кончике шпателя оксид марганца(IV). Что наблюдаете? Исчез ли чёрный порошок оксид марганца(IV) по окончании реакции?

При добавлении оксида марганца(IV) (MnO₂) в раствор пероксида водорода (H₂O₂) наблюдается бурное выделение пузырьков газа — это кислород, который образуется в ходе разложения пероксида водорода. Реакция становится значительно быстрее, чем без добавления оксида марганца.

Уравнение реакции:

(2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑)

Оксид марганца(IV) в этом процессе не расходуется и остаётся в растворе даже после завершения реакции. Он только ускоряет её, но сам в реакцию не вступает.

Вывод: Оксид марганца(IV) играет роль катализатора — вещества, которое ускоряет химическую реакцию, но не изменяется в процессе. Это классический пример катализа. Таким образом, чёрный порошок оксида марганца(IV) не исчезает после завершения реакции.

Стр. 23

Проверьте свои знания

1. Что называют скоростью химической реакции? Приведите примеры реакций, протекающих с высокой и низкой скоростью.

Скоростью химической реакции называют изменение концентрации вещества (реагента или продукта) в единицу времени. Скорость показывает, как быстро протекает реакция — насколько быстро расходуются исходные вещества или образуются продукты.

Пример реакции с высокой скоростью:

(2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O) — нейтрализация щёлочи кислотой происходит почти мгновенно.

Пример реакции с низкой скоростью:

(Fe + O₂ → Fe₂O₃) — ржавление железа на воздухе занимает много времени (дни, недели).

2. От каких факторов зависит скорость химической реакции? Кратко охарактеризуйте влияние каждого из них на скорость реакции.

Скорость химической реакции зависит от следующих факторов:

• Природа веществ. Реакции между более активными веществами протекают быстрее. Например, Mg реагирует с кислотой быстрее, чем Fe.

• Температура. При повышении температуры скорость реакции увеличивается, так как частицы движутся быстрее, чаще сталкиваются.

• Концентрация веществ. Чем выше концентрация, тем больше частиц, чаще столкновения, быстрее реакция.

• Площадь соприкосновения. Твёрдые вещества реагируют быстрее, если измельчены (например, порошок мела реагирует быстрее, чем кусок).

• Катализатор. Вещества, ускоряющие реакцию, не расходуясь при этом. Например, MnO₂ ускоряет разложение H₂O₂.

Стр. 23

Примените свои знания

3. Запишите уравнение реакции цинка с серной кислотой. Предложите способы увеличения скорости этой реакции.

Уравнение реакции:

(Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑)

Способы увеличения скорости реакции:

5. Измельчение цинка (увеличение площади соприкосновения реагентов).

6. Повышение температуры раствора.

7. Повышение концентрации серной кислоты.

8. Использование катализатора (например, медь ускоряет некоторые реакции водорода с металлами, но в этом случае обычно не применяется).

Все эти меры способствуют увеличению частоты столкновений частиц, а значит, ускоряют реакцию.

4. Некоторые продукты питания хранят при низких температурах: в холодильниках, погребах, овощехранилищах. Почему? Приведите ещё несколько примеров увеличения или уменьшения скорости химических реакций из повседневной жизни.

Продукты хранят при низких температурах, потому что при понижении температуры скорость химических реакций уменьшается. Это замедляет процессы гниения, брожения, разложения и размножения микроорганизмов, из-за чего продукты дольше сохраняются свежими.

Примеры из жизни:

• Увеличение скорости реакции: подогревание уксуса с содой для усиленного выделения углекислого газа при выпечке.

• Уменьшение скорости реакции: хранение лекарств в холодильнике — это замедляет их разложение.

• Увеличение скорости реакции: добавление дрожжей и тёплой воды в тесто для ускорения брожения.

• Уменьшение скорости: покрытие железа краской для замедления реакции с кислородом (защита от коррозии).

5. В химической реакции, протекающей по уравнению: (2H₂S + SO₂ → 3S↓ + 2H₂O), концентрация газообразного сероводорода за 2 мин уменьшилась с 0,86 моль/л до 0,26 моль/л. Рассчитайте скорость химической реакции за указанный промежуток времени.

Скорость химической реакции (v) рассчитывается по формуле:

v = Δc / Δt

Где:

Δc = 0,86 − 0,26 = 0,60 моль/л

Δt = 2 мин = 120 с

v = 0,60 моль/л / 120 с = 0,005 моль/(л·с)

Ответ: Скорость химической реакции составляет 0,005 моль/(л·с).

Стр. 23

Используйте дополнительную информацию

6. Найдите в Интернете видео опыта каталитической реакции. Запишите уравнение реакции, укажите, какой катализатор был использован для её проведения.

Я нашёл видео опыта, в котором проводится разложение пероксида водорода с использованием оксида марганца(IV) в качестве катализатора.

Уравнение реакции:

(2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑)

Катализатор:

Оксид марганца(IV) — MnO₂

Катализатор ускоряет разложение пероксида водорода на воду и кислород. Без катализатора реакция идёт очень медленно, но при его добавлении начинается быстрое выделение пузырьков газа (кислорода). Катализатор при этом не расходуется, остаётся в реакции в неизменном виде.

Параграф 4. Электролитическая диссоциация