Чтобы определить, при каких условиях реакция цинка с соляной кислотой будет протекать с наибольшей скоростью, необходимо учесть несколько факторов, влияющих на скорость химических реакций. К таким факторам относятся:
Концентрация реагентов: Чем выше концентрация, тем больше частиц реагентов находится в определённом объёме раствора, что увеличивает вероятность их столкновения и, следовательно, скорость реакции. В данном случае, 15% раствор HCl будет более концентрированным, чем 5% раствор HCl.
Поверхность соприкосновения: Чем больше поверхность соприкосновения между реагентами, тем выше скорость реакции. Порошок цинка имеет большую поверхность соприкосновения с кислотой по сравнению с гранулами цинка, так как порошок состоит из мелких частиц, что увеличивает общую площадь контакта.
Температура: Хотя в условии задачи указана комнатная температура, важно помнить, что при повышении температуры молекулы движутся быстрее, и вероятность их столкновений возрастает. Но в данном случае температура не является переменной, так что на неё можно не обращать внимания.
Теперь рассмотрим предложенные варианты:
Гранулы цинка и 15 % раствор HCl: Концентрация кислоты высокая, но поверхность соприкосновения гранул цинка с кислотой относительно мала.
Порошок цинка и 5 % раствор HCl: Поверхность соприкосновения цинка с кислотой велика, но концентрация кислоты сравнительно низкая.
Гранулы цинка и 5 % раствор HCl: И концентрация кислоты, и поверхность соприкосновения относительно низкие.
Порошок цинка и 15 % раствор HCl: Поверхность соприкосновения большая, и концентрация кислоты высокая.
Наибольшая скорость реакции будет наблюдаться в условиях, когда и концентрация реагентов, и поверхность соприкосновения максимальны. Следовательно, наиболее быстрый процесс будет идти в случае порошка цинка и 15% раствора HCl.
Таким образом, правильный ответ — порошок цинка и 15% раствор HCl.