Условия, влияющие на скорость химических реакций

1)   Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ. Проще говоря, разные вещества реагируют с разной скоростью. Например, цинк бурно реагирует с соляной кислотой, а железо довольно медленно.

2)   Скорость реакции тем больше, чем выше концентрация веществ. С сильно разбавленной кислотой цинк будет реагировать значительно дольше.

3)   Скорость реакции значительно повышается с повышением температуры. Например, для горения топлива необходимо его поджечь, т.е. повысить температуру. Для многих реакций повышение температуры на 10° C сопровождается увеличением скорости в 2-4 раза.

4)   Скорость гетерогенных реакций увеличивается с увеличением поверхности реагирующих веществ. Твердые вещества для этого обычно измельчают. Например, чтобы порошки железа и серы при нагревании вступили в реакцию, железо должно быть в виде мелких опилок.

Обратите внимание, что в данном случае подразумевается формула (1)! Формула (2) выражает скорость на единице площади, следовательно не может зависеть от площади.

5)   Скорость реакции зависит от наличия катализаторов или ингибиторов.

Катализаторы – вещества, ускоряющие химические реакции, но сами при этом не расходующиеся. Пример – бурное разложение перекиси водорода при добавлении катализатора – оксида марганца (IV):

2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑

Оксид марганца (IV) остается на дне, его можно использовать повторно.

Ингибиторы – вещества, замедляющие реакцию. Например, для продления срока службы труб и батарей в систему водяного отопления добавляют ингибиторы коррозии. В автомобилях ингибиторы коррозии добавляются в тормозную, охлаждающую жидкость.

Еще несколько примеров:

Условия	Примеры
Природа реагирующих веществ	Многие вещества хранятся годами, а перекись водорода разлагается: 2Н2О2 = 2Н2О + О2↑
Их концентрация	Чистая перекись водорода разлагается со взрывом, а в растворе – за несколько месяцев
Температура	В прохладном месте раствор Н2О2 сохраняется довольно долго
Присутствие катализаторов и ингибиторов	Раствор Н2О2, поступающий в продажу, содержит ингибиторы, чтобы лучше хранился. Но если к нему добавить щепотку MnO2 в качестве катализатора – происходит бурное выделение кислорода

Решение задач на растворы, с избытком одного из реагирующих веществ Пример 1:

Какой объём водорода (н.у.) может получиться при действии 6,5 г цинка на 200 г 10%-ного раствора серной кислоты?

Решение:

1. Записываем уравнение реакции: Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑ Находим молярную массу цинка: M (Zn) = 65 г/моль Находим молярную массу серной кислоты: M (H₂SO₄) = 1 • 2 + 32 + 16 • 4 = 98 (г/моль) (молярную массу каждого элемента, численно равную относительной атомной массе, смотрим в периодической таблице  под знаком элемента и округляем до целых)

2. Находим чистую массу серной кислоты в растворе: m _{растворенного вещества} = m _{раствора} • ω = 200 • 0,10 = 20 (г) Более рационально подставить в уравнение массу, но если Ваш учитель требует решать через моли, находим количество вещества серной кислоты: ν (H₂SO₄) = m/M = 20 г / 198 г/моль и т.д. Потом подставляем в уравнение моли.

3. Находим, какое вещество в недостатке. Для этого записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением – массу согласно уравнению (равна молярной массе, умноженной на число моль, т.е. коэффициент перед веществом. В этом примере равен 1): 6,5 г  20 г Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑ 65 г    98 г Составляем неравенство из двух дробей: 6,5 г < 20 г 65 г      98 г Цинк в недостатке – расчет ведем по нему (его отношение фактической массы к эквивалентной массе меньше, значит, он израсходуется раньше. Серная кислота останется в избытке) Будьте внимательны! Ошибка в этом действии делает решение неверным!

4. Записываем над уравнением реакции полученные данные, а под уравнением – данные по уравнению в тех же единицах измерения: 6,5 г                             x моль Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑ 65 г                              1 моль Составляем пропорцию: 6,5 г – x моль 65 г  – 1 моль Находим число моль выделившегося водорода: x = 6,5 г • 1 моль / 65 г = 0,1 моль

5. Находим объем водорода: v = 22,4 л/моль • n, где 22,4 – молярный объем, т.е. объем одного моля любого газа, n – количество вещества (моль) v = 22,4 л/моль • 0,1 моль = 2,24 л

Ответ: 2,24 л.