Równanie reakcji: $\mathrm{Mg}+2\mathrm{H}{}^{+}\to \mathrm{Mg}{}^{2+}+\mathrm{H}{}_2$  

Wiórki magnezowe roztworzyły się szybciej w probówce numer  II   

 

---

Wyjaśnienie:

W zapisie jonowym i jonowym skróconym na jony nie rozpisujemy:

• pierwiastków w stanie wolnym (np. H₂),
• tlenków i wodorków,
• słabych elektrolitów,
• substancji trudno rozpuszczalnych w wodzie.

Metale bardziej aktywne od wodoru reagują z kwasami nie wykazującymi właściwości utleniających zgodnie ze schematem:

metal + kwas → sól + wodór

Kwas siarkowy(VI) rozcieńczony nie wykazuje właściwości utleniających.

Równania w formie cząsteczkowej:

$\mathrm{Mg}+2\mathrm{HCl}\to \mathrm{MgCl}{}_2+\mathrm{H}{}_2\uparrow$
$\mathrm{Mg}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{SO}{}_4\to \mathrm{MgSO}{}_4+\mathrm{H}{}_2\uparrow$

i jonowej:

$\mathrm{Mg}+2\mathrm{H}{}^{+}+\cancel{2\mathrm{Cl}{}^{-}}\to \mathrm{Mg}{}^{2+}+\cancel{2\mathrm{Cl}{}^{-}}+\mathrm{H}{}_2$
$\mathrm{Mg}+2\mathrm{H}{}^{+}+\cancel{\mathrm{SO}{}_4{}^{2-}}\to \mathrm{Mg}{}^{2+}+\cancel{\mathrm{SO}{}_4{}^{2-}}+\mathrm{H}{}_2$

Na podstawie równania jonowego skróconego widzimy, że w obu przypadkach szybkość reakcji będzie zależeć od rozdrobnienia magnezu (takie samo w obu doświadczeniach) i stężenia jonów H⁺. Oba kwasy to mocne elektrolity. Obliczamy stężenie jonów H⁺ w roztworze kwasu solnego o pH = 1:

$\mathrm{pH}=-\log \left[\mathrm{H}{}^{+}\right]\Rightarrow \left[\mathrm{H}{}^{+}\right]=10^{-\mathrm{pH}}$

$\left[\mathrm{H}{}^{+}\right]=10^{-1}$

$\left[\mathrm{H}{}^{+}\right]=0,1\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

Wbrew pozorom stężenia jonów H⁺ w obu kwasach są różne. Dzieje się tak ponieważ kwas siarkowy(VI) jest kwasem dwuprotonowym, który dysocjuje dając dwukrotnie większą ilość kationów wodorowych:

$\underset{0,1\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}}{\mathrm{H}{}_2\mathrm{SO}{}_4}\stackrel{\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}}{\to }\underset{0,2\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}}{2\mathrm{H}{}^{+}}+\underset{0,1\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}}{\mathrm{SO}{}_4{}^{2-}}$

Zatem stężenie jonów H⁺ w roztworze kwasu o stężeniu równym 0,1 mol/dm³ wynosi 0,2 mol/dm³.

Większe stężenie kwasu = większa szybkość reakcji.