Обладнання: штатив із пробірками, пальник, шпатель.
Реактиви: HCl (5%), цинк гранульований та порошкоподібний, зразки заліза та міді, розчин гідроген пероксиду (5%), MnO2, скіпка для доведення наявності кисню.
ХІД РОБОТИ
Завдання 1. Пронумеруємо шість однакових пробірок. У пробірки №1 та №2 наливаємо по 1 мл хлоридної кислоти. У пробірку №1 поміщаємо гранулу цинку, а у №2 — дрібку порошку цинку. Порівняємо інтенсивність виділення водню в пробірках №1 і №2. У пробірці №2, де міститься порошок цинку, виділення водню відбувається інтенсивніше.
Поясніть спостереження. Реакції з твердими речовинами відбуваються не в усьому об’ємі суміші, а тільки на поверхні речовин. Оскільки у пробірці №2 загальна площа порошкоподібного цинку більша, ніж гранульованого й, відповідно, більшою є площа поверхні контакту, а отже, й вища швидкість реакції саме у цій пробірці.
Завдання 2. У пробірки №3 та №4 наливаємо по 1 мл хлоридної кислоти. У пробірку №3 додаємо зразок заліза, а у пробірку №4 — міді. Порівнюємо інтенсивність виділення водню у пробірках № 1, № 3 та № 4. У пробірці №1 водень виділяється значно інтенсивніше, ніж у пробірці №3. У пробірці №4 ніяких змін не спостерігаємо.
Поясніть спостереження. Швидкість реакції залежить від природи реагентів, у нашому випадку - хімічної активності металів. Цинк є більш активнішим металом у порівнянні із залізом і обидва стоять ліворуч від водню, тому з різною інтенсивністю витісняють водень з хлоридної кислоти. Мідь є малоактивним металом, що не витісняє водень із хлоридної кислоти, бо знаходиться у ряді активності металів після водню.
Завдання 3. У пробірку № 5 наливаємо 1 мл розчину гідроген пероксиду.
Чи спостерігаєте виділення газу? Газ виділяється дуже повільно.
Нагріємо пробірку майже до кипіння. Чи спостерігаєте виділення газу після нагрівання? Газ виділяється швидше.
Визначаємо наявність кисню в пробірці за допомогою тліючої скібки. Тліюча скібка, піднесена до отвору пробірки, яскраво спалахує.
Робимо висновок щодо впливу нагрівання на швидкість реакції. За нагрівання швидкість реакції зростає.
Завдання 4. У пробірку № 6 наливаємо 1 мл розчину гідроген пероксиду. Додаємо дрібку манган (IV) оксиду. Порівнюємо швидкість виділення кисню в пробірках №6 та №5 (після нагрівання). Швидкість виділення кисню у пробірці №6 є значно більша, ніж у пробірці №5.
Поясніть спостереження. Манган (IV) оксид виконує роль каталізатора, який значно пришвидшує реакцію розкладу гідроген пероксиду.
Узагальнюючий висновок до практичної роботи.
На практичній роботі ми дослідили, що на швидкість хімічної реакції впливають такі чинники:
- ступінь подрібнення твердих речовин;
- природа реагентів (у нашому випадку - хімічна активніть металів);
- температура;
- наявність каталізатора.
Реакції з твердими речовинами відбуваються не в усьому об’ємі суміші, а тільки на поверхні речовин, тому чим дрібніша речовина, тим більша площа поверхні контакту, а отже, й вища швидкість реакції. При нагріванні рідини зростає швидкість руху молекул, а у твердих речовинах - коливальний рух частинок й, відповідно, зростає число зіткнень частинок реагентів, а отже, й зростає швидкість реакції. Механізм зміни швидкості реакції в разі подрібнення реагентів та зміни концентрації є схожим, оскільки є результатом зіткнень частинок реагентів різних агрегатних станів.