...

Домашнє завдання. Швидкість хімічних реакцій. Залежність швидкості реакцій від різних чинників.

Завдання 1. Проведіть домашній експеримент. Для цього використайте шкарлуупу від яєць і оцет. Покладіть на два блюдця однакові порції шкаралупи. До порції долийте 6% оцту об'ємом 5 мл, а до другої такий самий об'єм наполовину розбавленого водою оцту. Опишіть ваші спостереження та поясніть причини швидкості реакції.

У першому випадку концентрація оцту є більшою, тому реакція відбувається швидше. 

III рівень

Завдання 2. Напишіть рівняння реакцій: а) взаємодії цинку з розчином сульфатної кислоти; б) взаємодії міді з киснем; в) взаємодії заліза з розчином купрум(ІІ) хлориду. Поясніть, за яких умов можна збільшити швидкість кожної з цих реакцій. 

а) Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2;

Збільшити концентрацію сульфатної кислоти.

б) 2Cu + O2 = 2CuO;

Мідь подрібнити. 

в) Fe + CuCl2 = Cu + FeCl2.

Збільшити температуру (нагріти).

Розгляньте ці реакції з погляду окисно-відновних процесів, назвіть окисник і відновник.

а) Zn0 + H2+1SO4 = Zn+2SO4 + H20

Zn0 (відновник) -2е =Zn+2

H2+1 (окисник) +2е = 2Н0

Як бачимо, Цинк підвищив ступінь окиснення від 0 до +2, виступив відновником і окиснився, а Гідроген знизив ступінь окиснення від +1 до 0, виконав роль окисника і відновився.

б) 2Cu0 + O20 =  2Cu+2O-2

Cu0 (відновник) -2е =Cu+2

О2(окисник) +4е = 2О-2

Як бачимо, Купрум підвищив ступінь окиснення від 0 до +2, виступив відновником і окиснився, а Оксиген знизив ступінь окиснення від 0 до -2, виконав роль окисника і відновився.

в) Fe0 + Cu+2Cl2 = Cu0 + Fe+2Cl2.

Fe0 (відновник) -2е =Fe+2

Cu+2 (окисник) +2е = Cu0

Як бачимо, Ферум підвищив ступінь окиснення від 0 до +2, виступив відновником і окиснився, а Купрум знизив ступінь окиснення від +2 до 0, виконав роль окисника і відновився.

Завдання 3. Обчисліть об'єми газів (н.у.): кисню, що витратиться, і карбон(ІУ) оксиду, що утвориться, якщо повністю згоріло вугілля масою 90 г.

Дано: m)=90 г. Знайти   V(O2)-?  V(CO2)-? 

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

  90 г         х л         у л

  С   +   О2   =   СО2

  12 г       22,4 л       22,4 л

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль вуглецю С з 1 моль кисню О2  з утворенням 1 моль вуглекислого газу СО2. (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л)

Обчислюємо молярну масу Карбону й, відповідно, масу 1 моль.

Mr(С)= Ar(С)= 12. M(С)=12 г/моль. Маса 1 моль=12 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо дві пропорції для обчислення об'єму речовин і розв'язуємо їх.

Пропорція для обчислення об'єму кисню.

 90 г / 12 г = х л / 22,4 л, звідси х=90 г •22,4 / 12 г=168 л.

Пропорція для обчислення об'єму вуглекислого газу.

 90 г / 12 г = у г / 22,4 л, звідси у=90 г •22,4 л / 12 г =168 л.

Відповідь: V(O2)=168 л;  V(CО2)=168 л.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції: С+О2=СО2

Обчислюємо кількість речовини вуглецю масою 90 г за формулою y=m/M, де М г/моль = Mr.

Mr(С)= Ar(С)= 12. M(С)=12 г/моль.

y(C)=90 г : 12 г/моль=7,5 моль.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. 

Прореагувало 1 моль вуглецю С з 1 моль кисню О2  з утворенням 1 моль вуглекислого газу СО2, кількість речовини однакова, тому у(O2)=у(С)=7,5моль і у(CО2)=у(О2)=7,5 моль.

Обчислюємо об'єм за вказаною кількістю речовини за формулою V=Y•Vм, де Vм=22,4 л/моль за н.у.

V(O2)=7?5 моль•22,4 л/моль=168 л.

VO2)=7?5 моль•22,4 л/моль=168 л.

Відповідь: V(O2)=168 л;  V(CО2)=168 л.

IV рівень

Завдання 4. Напишіть рівняння реакцій: а) магнію, цинку, алюмінію, заліза з розчином сульфатної кислоти однакового об'єму та концентрації. Поясніть, у якому випадку і чому швидкість реакції буде найбільшою і найменшою. 

а) Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑ - швидкість реакції найбільша.

б) Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

в) 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2

г) Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑ - швидкість реакції найменша.

У випадку а) швидкість реакції буде найбільшою, а у випадку г) - найменшою. Тому, що метал Mg активніший за запропоновані і розміщений лівіше від них у ряді активності металів, а залізо Fe є менш активніший за запропоновані і розміщений правіше від них.

Розгляньте реакції з погляду окисно-відновних процесів, укажіть окисник і відновник.

а) Mg0 + H2+1SO4 = Mg+2SO4 + H20↑ 

Mg0 (відновник) -2е = Mg+2

H2+1 (окисник) +2е = 2Н0

Як бачимо, Магній підвищив ступінь окиснення від 0 до +2, виступив відновником і окиснився, а Гідроген знизив ступінь окиснення від +1 до 0, виконав роль окисника і відновився.

б) Zn0 + H2+1SO4 = Zn+2SO4 + H20

Zn0 (відновник) -2е =Zn+2

H2+1 (окисник) +2е = 2Н0

Як бачимо, Цинк підвищив ступінь окиснення від 0 до +2, виступив відновником і окиснився, а Гідроген знизив ступінь окиснення від +1 до 0, виконав роль окисника і відновився.

в) 2Al0 + 3H2+1SO4 = Al2+3(SO4)3 + 3H20

Al0 (відновник) -3е =Zn+3

H2+1 (окисник) +2е = 2Н0

Як бачимо, Алюміній підвищив ступінь окиснення від 0 до +3, виступив відновником і окиснився, а Гідроген знизив ступінь окиснення від +1 до 0, виконав роль окисника і відновився.

г) Fe0 + H2+1SO4 = Fe+2SO4 + H20↑ 

Fe0 (відновник) -2е = Fe+2

H2+1 (окисник) +2е = 2Н0

Як бачимо, Ферум підвищив ступінь окиснення від 0 до +2, виступив відновником і окиснився, а Гідроген знизив ступінь окиснення від +1 до 0, виконав роль окисника і відновився.

Завдання 5. Складіть задачу та розв'яжіть її на основі рівняння реакції взаємодії алюмінію з розчином сульфатної кислоти.

На алюміній кількістю речовин 3 моль подіяли надлишком розчину сульфатної кислоти. Яка маса солі? Який об’єм газу виділився?

Дано: y(Al)=2 моль. Знайти: m(Al2(SO4)3)-? V(H2)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

  3 моль                           x г              у л

     2Al   +  3H2SO4    =  Al2(SO4)3  +     3H2

  2 моль                          342 г            67,2 л

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 3 моль магнію Al з утворенням 1 моль алюміній сульфату Al2(SO4)3 і виділенням 3 моль водню H2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л, а 3 моль займає об'єм у три рази більший 67,2 л).

Обчислюємо молярну масу (г/моль = Mr) алюміній сульфату й, відповідно, масу 1 моль.

Mr(Al2(SO4)3)=2Ar(Al)+3Ar(S)+12Ar(O)=227+332+12•16=342,

M(Al2(SO4)3)=342 г/моль. Маса 1 моль=342 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо дві пропорції і розв'язуємо їх.

Пропорція для обчислення маси алюміній сульфату:

3 моль / 2 моль = х г / 342 г, звідси х=3 моль • 342 г / 2 моль=513 г.

Пропорція для обчислення об'єму водню Н2:

3 моль / 2 моль = х л / 67,2 л, звідси х=3 моль • 67,2 л / 2 моль=100,8 л.

Відповідь:  m(Al2(SO4)3)=513 г; V(H2)=100,8 л.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції: 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 2 моль магнію Al з утворенням 1 моль алюміній сульфату Al2(SO4)3 і виділенням 3 моль водню H2кількість речовини алюміній сульфату у 2 рази менша, а водню у 1,5 рази (3:2=1,5) більша, ніж кількість речовини алюмінію, тому  y(Al2(SO4)3)=y(Al):2=3 моль:2=1,5 моль, а  y(H2)= y(Al)1,5= 3 моль•1,5 = 4,5 моль. 

Обчислюємо масу алюміній сульфату кількістю речовини 1,5 моль

З формули y=m/M, де М г/моль=Мr, знаходимо масу m=y•M.

Mr(Al2(SO4)3)=2Ar(Al)+3Ar(S)+12Ar(O)=227+332+12•16=342.

M(Al2(SO4)3)=342 г/моль.

m(Al2(SO4)3)=1,5 моль342 г/моль=513 г.

Обчислюємо об'єм водню кількістю речовини 4,5 моль за формулою V=Y•Vм, де Vм=22,4 л/моль за н.у.

V(H2)=4,5 моль•22,4 л/моль=100,8 л.

Відповідь:  m(Al2(SO4)3)=513 г; V(H2)=100,8 л.

...