Номер 553, страница 89 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

553. В одной пробирке находится одноосновная кислота, в другой — двухосновная. Обе кислоты являются сильными, и их молярные концентрации в растворе равны. В обе пробирки поместили одинаковые кусочки цинка. В какой пробирке более интенсивно будет выделяться водород? Кратко поясните свой ответ.

Водород будет более интенсивно выделяться в пробирке с двухосновной кислотой.

Интенсивность выделения водорода определяется скоростью химической реакции между цинком и кислотой. Согласно закону действующих масс, скорость реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ. В данном случае ключевым реагентом со стороны кислоты является катион водорода ($H^+$). Взаимодействие цинка с ионами водорода описывается ионным уравнением:

$Zn + 2H^+ \rightarrow Zn^{2+} + H_2 \uparrow$

По условию задачи, обе кислоты являются сильными, что означает их полную диссоциацию в водном растворе. Сравним концентрацию ионов водорода ($[H^+]$) в обеих пробирках при одинаковой молярной концентрации кислот, которую обозначим как $C$.

Для сильной одноосновной кислоты (условная формула $HA$, например, $HCl$) диссоциация происходит по схеме:

$HA \rightarrow H^+ + A^-$

Из каждой молекулы кислоты образуется один ион водорода, поэтому концентрация ионов водорода равна исходной концентрации кислоты: $[H^+] = C$.

Для сильной двухосновной кислоты (условная формула $H_2A$, например, $H_2SO_4$) диссоциация происходит по схеме:

$H_2A \rightarrow 2H^+ + A^{2-}$

Из каждой молекулы кислоты образуется два иона водорода, поэтому концентрация ионов водорода в два раза превышает исходную концентрацию кислоты: $[H^+] = 2C$.

Таким образом, при равных молярных концентрациях кислот, концентрация ионов водорода в растворе двухосновной кислоты вдвое выше, чем в растворе одноосновной. Поскольку скорость реакции прямо зависит от $[H^+]$, в пробирке с двухосновной кислотой реакция будет протекать более интенсивно.

Ответ: Водород будет более интенсивно выделяться в пробирке с двухосновной кислотой, так как при одинаковой молярной концентрации кислот концентрация ионов водорода $H^+$ в ее растворе в два раза выше.