Залежність швидкості реакції від виду речовини I

Схема досліду

Цей дослід має показати, що за однакової температури, однакової концентрації та порівнюваної поверхні вихідних речовин усе одно спостерігається різниця у швидкості реакції за порівнюваних "механізмів реакції".

Це, наприклад, важливо враховувати під час вибору металу й покриття в суднобудуванні, бо різні метали по-різному схильні до корозії в солоній морській воді.

Попередні знання

Чинники впливу на кінетику реакції, як-от температура, концентрація вихідних речовин або ступінь подрібнення вихідних речовин.

Хімічні реакції відбуваються самочинно, якщо вони екзергонічні.

Принцип

Для унаочнення зв'язку між швидкістю реакції та видом речовини в цьому досліді вимірюють швидкості реакції двох різних металів за однакових механізмів реакції та умов. Обидві реакції відбуваються за однією схемою ("метал + кислота -> сіль + водень"), і все ж спостерігається різна швидкість обох реакцій (за кількістю утвореного водню).

Навчальна мета

Цей дослід має показати учневі, що за однакової температури, однакової концентрації та порівнюваної поверхні вихідних речовин усе одно спостерігається різниця у швидкості реакції за порівнюваних "механізмів реакції". Отже, існує залежність швидкості реакції від виду речовини.

Завдання

У цьому досліді магній або цинк уводять у реакцію з концентрованою соляною кислотою й досліджують утворену кількість водню. Хоча температура реакції, вихідна концентрація та поверхня вихідних речовин приблизно однакові, перетворення магнію із соляною кислотою відбувається помітно швидше.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Щодо H- і P-формулювань звертайся до паспорта безпеки відповідної хімічної речовини.

Схема досліду

Установку складають за наведеним поруч рисунком.

У круглодонну колбу зважують із точністю до 1 мг приблизно 100 мг (= 4,11 ммоль) магнієвої стрічки і з'єднують її з газовим шприцом.

Другу бічну шийку круглодонної колби закривають скляною трубочкою 8 мм із глухим наконечником.

Крізь цей глухий наконечник потім якомога швидше впорскують 5 мл приблизно 5-молярної соляної кислоти (конц. соляна кислота 1:1) і водночас запускають секундомір.

Газовий шприц

З проміжками від 10 до 15 секунд зчитують і записують об'єм на газовому шприці.

Вимірювання повторюють з такою самою молярною масою цинку (4,11 ммоль =ˆ 269 мг цинку), причому наструганий шматочок цинку має мати приблизно такий самий розмір і форму, як шматочок магнієвої стрічки.

Реакція соляної кислоти з магнієвою стрічкою відбувається значно швидше, ніж із цинковою смужкою. Приблизно за 2,5 хвилини під час реакції соляної кислоти з магнієм утворюється бл. 100 мл газу. Під час реакції з цинком за той самий час утворюється приблизно 10 мл газу.

Утворені об'єми газу в реакціях

Через свій негативніший потенціал магній має реагувати із соляною кислотою бурхливіше, тобто швидше, ніж цинк. За дуже чистого цинку додатково як гальмівна для реакції проблема виникає перенапруга водню на цьому металі.

При цьому спочатку йони Гідрогену розряджаються на цинку. Утворений водень, однак, не відділяється або відділяється дуже повільно від поверхні електрода, тож навколо цинку утворюється "водневий кожух", який заважає подальшому відновленню йонів Гідрогену.