С наименьшей скоростью протекает реакция между:а) железным гвоздём и 4% раствором CuSO4;б) железной...

Для анализа скорости реакций между железом и растворами сульфата меди (CuSO4) необходимо учитывать несколько факторов, включая состояние железа (гвоздь или стружка), концентрацию раствора и площадь контакта реагентов.

1. Состояние железа:

   • Железный гвоздь имеет меньшую поверхность в сравнении с железной стружкой. Это значит, что реакция с гвоздем будет происходить медленнее, поскольку меньшее количество атомов железа будет контактировать с раствором CuSO4.
   • Железная стружка, наоборот, имеет большую поверхность, что увеличивает скорость реакции за счет большего числа активных сайтов для взаимодействия с ионами меди.

2. Концентрация раствора:

   • Более высокая концентрация сульфата меди (10% раствор) приведет к увеличению скорости реакции по сравнению с более низкой концентрацией (4% раствор). Это связано с тем, что в более концентрированном растворе количество ионов меди, доступных для реакции, выше, что увеличивает частоту столкновений между реагентами.

Теперь рассмотрим каждый из вариантов:

а) Железный гвоздь и 4% раствор CuSO4:

• Низкая концентрация и ограниченная площадь поверхности медленно приведут к реакции.

б) Железная стружка и 4% раствор CuSO4:

• Хотя концентрация раствора низкая, большая площадь поверхности стружки ускоряет реакцию по сравнению с гвоздем.

в) Железный гвоздь и 10% раствор CuSO4:

• Высокая концентрация раствора, но ограниченная площадь поверхности гвоздя замедляет реакцию по сравнению со стружкой.

г) Железная стружка и 10% раствор CuSO4:

• Высокая концентрация и большая площадь поверхности способствуют самой быстрой реакции.

Таким образом, реакция с наименьшей скоростью будет происходить между железным гвоздем и 4% раствором CuSO4 (вариант а), так как низкая концентрация и ограниченная поверхность гвоздя являются решающими факторами, замедляющими реакцию.

Для ответа на этот вопрос нужно рассмотреть несколько факторов, влияющих на скорость химической реакции. В данном случае реакция представляет собой взаимодействие железа (Fe) с раствором сульфата меди (CuSO₄), в результате чего происходит вытеснение меди из раствора:

[ Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu↓ ]

Факторы, влияющие на скорость реакции:

1. Площадь поверхности контакта реагентов:

   • Железный гвоздь имеет относительно небольшую площадь поверхности, которая контактирует с раствором. В то же время железная стружка имеет значительно большую площадь контакта из-за своей формы и мелкой структуры. Чем больше площадь контакта, тем больше количество столкновений между частицами реагентов, а значит, реакция протекает быстрее.

2. Концентрация раствора CuSO₄:

   • Скорость реакции увеличивается с повышением концентрации раствора, так как возрастает количество ионов Cu²⁺ в растворе, которые взаимодействуют с железом. Соответственно, 10%-ный раствор CuSO₄ приведёт к более быстрой реакции по сравнению с 4%-ным раствором.

3. Природа реагентов:

   • В данном случае природа железа одна и та же, но форма (гвоздь или стружка) влияет на скорость реакции через площадь поверхности.

Анализ вариантов:

а) Железный гвоздь и 4% раствор CuSO₄

• Площадь поверхности контакта мала (гвоздь), а концентрация раствора низкая (4%). Это приводит к сравнительно медленной реакции.

б) Железная стружка и 4% раствор CuSO₄

• Площадь поверхности больше, чем у гвоздя, но концентрация раствора остаётся низкой (4%). Реакция будет происходить быстрее, чем в варианте (а), но медленнее, чем в случаях с 10%-ным раствором.

в) Железный гвоздь и 10% раствор CuSO₄

• Площадь поверхности мала (гвоздь), но концентрация раствора высокая (10%). Скорость реакции увеличивается за счёт большей концентрации ионов Cu²⁺, но остаётся ниже, чем в варианте (г), где поверхность контакта больше.

г) Железная стружка и 10% раствор CuSO₄

• Площадь поверхности максимальна (стружка), и концентрация раствора высокая (10%). Это самые благоприятные условия для быстрой реакции.

Вывод:

Наименьшая скорость реакции будет наблюдаться в варианте (а) — железный гвоздь и 4% раствор CuSO₄, так как здесь сочетаются минимальная площадь контакта (гвоздь) и низкая концентрация раствора (4%).