Номер 534, страница 86 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

534. Реакция нейтрализации или реакция окисления железа воздухом при комнатной температуре будет протекать с большей скоростью? Ответ обоснуйте.

Реакция нейтрализации будет протекать со значительно большей скоростью, чем реакция окисления железа воздухом при комнатной температуре.

Обоснование:

Скорость химической реакции определяется несколькими факторами, ключевыми из которых являются природа реагирующих веществ, их агрегатное состояние (фаза) и энергия активации.

1.Реакция нейтрализации — это взаимодействие кислоты и основания, которое в большинстве случаев представляет собой реакцию ионного обмена в водном растворе. Например, реакция между соляной кислотой и гидроксидом натрия: $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$. В растворе эти вещества существуют в виде ионов, и реакция сводится к взаимодействию ионов водорода $H^+$ и гидроксид-ионов $OH^-$. Эти ионы уже находятся в растворе, они очень подвижны, и для их взаимодействия не требуется большой энергии (энергия активации очень низка). Такие реакции протекают в гомогенной (однородной) среде и происходят практически мгновенно.

2.Реакция окисления железа воздухом (ржавление) — это гетерогенная (неоднородная) реакция, так как реагенты находятся в разных агрегатных состояниях: железо — твердое вещество, а кислород — газ. Упрощенно этот сложный процесс можно описать уравнением $4Fe + 3O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3$. Скорость этой реакции при комнатной температуре очень мала. Это связано с тем, что:

• Реакция происходит только на поверхности раздела фаз, что ограничивает количество одновременно реагирующих частиц.
• Атомы в кристаллической решетке железа неподвижны по сравнению с ионами в растворе.
• Процесс окисления имеет высокую энергию активации; он требует разрыва прочных связей в молекуле кислорода и перестройки кристаллической решетки металла.
• Образующийся на поверхности слой ржавчины создает барьер, который мешает кислороду проникать к свежим слоям металла, дополнительно замедляя реакцию.

Следовательно, из-за фундаментальных различий в механизме, фазовом состоянии реагентов и энергии активации, ионные реакции нейтрализации протекают несравнимо быстрее, чем медленный процесс коррозии железа.

Ответ: С большей скоростью будет протекать реакция нейтрализации.