Для того чтобы выбрать из предложенных пар веществ ту, в которой скорость диффузии при одинаковой температуре будет наибольшая, необходимо рассмотреть несколько факторов, влияющих на скорость диффузии: агрегатное состояние веществ, молекулярную массу и взаимодействие между молекулами.
Раствор медного купороса и вода:
Медный купорос (CuSO₄) в водном растворе находится в ионной форме (Cu²⁺ и SO₄²⁻). Диффузия ионов в воде происходит медленнее, чем диффузия молекул, из-за их заряда и взаимодействия с молекулами воды (гидратация ионов).
Крупинка перманганата калия (марганцовки) и вода:
Перманганат калия (KMnO₄) также растворяется в воде, образуя ионы (K⁺ и MnO₄⁻). Ионы перманганата калия будут диффундировать в воде. Хотя у этого процесса есть схожесть с первым случаем, перманганат калия часто используется в демонстрационных экспериментах для визуализации диффузии из-за его яркой окраски, что может указывать на относительно высокую скорость диффузии в водных растворах.
Пары эфира и воздух:
Эфир (диэтиловый эфир, C₄H₁₀O) является летучим органическим соединением. Его молекулы в газовой фазе обладают высокой кинетической энергией и могут быстро перемещаться в воздухе. Газообразные вещества, как правило, диффундируют быстрее, чем жидкие или твердые, из-за меньшего сопротивления движению молекул.
Свинцовая и медная пластины:
В твердых телах диффузия происходит чрезвычайно медленно по сравнению с жидкостями и газами. Диффузия атомов в твердых металлах, таких как свинец и медь, обусловлена перемещением атомов в кристаллической решетке, что требует значительных энергетических затрат и времени.
Сравнив все предложенные пары веществ, наибольшая скорость диффузии при одинаковой температуре будет у паров эфира в воздухе. Это связано с тем, что диффузия в газах происходит значительно быстрее, чем в жидкостях и твердых телах, благодаря высокой скорости движения молекул и меньшему сопротивлению среды.
Таким образом, правильный выбор — пары эфира и воздух (вариант 3).