Номер 608, страница 104 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

608. Растворение вещества в растворителе рассматривается как физико-химический процесс. Для каждого из перечисленных веществ укажите, какой из процессов — физический или химический — преобладает при растворении в воде: кислород, хлороводород, хлорид натрия, гелий.

Растворение вещества в растворителе является сложным физико-химическим процессом. Физическая сторона процесса заключается в разрушении структуры растворяемого вещества (например, кристаллической решётки) и равномерном распределении (диффузии) его частиц (молекул, атомов или ионов) по всему объему растворителя. Химическая сторона заключается во взаимодействии частиц растворяемого вещества с молекулами растворителя, что приводит к образованию новых, более или менее прочных соединений — сольватов (в случае воды — гидратов). Определим, какой процесс преобладает для каждого из указанных веществ при растворении в воде.

кислород

Кислород ($O_2$) — это неполярное двухатомное вещество. При растворении в воде, которая является полярным растворителем, молекулы кислорода равномерно распределяются между молекулами воды. Взаимодействие между молекулами $O_2$ и $H_2O$ очень слабое (диполь-индуцированный диполь) и не приводит к образованию новых химических соединений или ионов. Химическая природа кислорода не изменяется. Поэтому в данном случае преобладает физический процесс диффузии.

Ответ: преобладает физический процесс.

хлороводород

Хлороводород ($HCl$) — это вещество с полярной ковалентной связью. При его растворении в воде происходит не просто распределение молекул, а активное химическое взаимодействие. Молекула $HCl$ ионизируется под действием полярных молекул воды, разрывается ковалентная связь $H-Cl$ и образуются новые химические частицы — ион гидроксония $H_3O^+$ и хлорид-ион $Cl^-$. Этот процесс можно описать уравнением химической реакции: $HCl + H_2O \rightarrow H_3O^+ + Cl^-$. Так как исходное вещество полностью превращается в новые ионы, преобладает химический процесс.

Ответ: преобладает химический процесс.

хлорид натрия

Хлорид натрия ($NaCl$) — это ионное соединение, которое в твёрдом виде состоит из ионов $Na^+$ и $Cl^-$, образующих кристаллическую решётку. При растворении в воде происходит разрушение этой решётки (физический процесс) и диссоциация на ионы. Однако ключевую роль играет сильное химическое взаимодействие ионов с полярными молекулами воды — процесс гидратации. Вокруг каждого иона образуется устойчивая гидратная оболочка, например, $[Na(H_2O)_n]^+$ и $[Cl(H_2O)_m]^-$. Образование этих гидратированных ионов является химическим процессом, который сопровождается выделением энергии и является основной движущей силой растворения ионных кристаллов. Следовательно, преобладает химический процесс.

Ответ: преобладает химический процесс.

гелий

Гелий ($He$) — это инертный газ, состоящий из отдельных атомов. Его растворимость в воде очень низка. Процесс растворения заключается в том, что атомы гелия проникают в пустоты между молекулами воды. Взаимодействие между неполярными атомами гелия и полярными молекулами воды крайне слабое (силы Ван-дер-Ваальса) и не приводит к каким-либо химическим изменениям. Атомы гелия остаются в неизменном виде. Это классический пример преимущественно физического процесса растворения.

Ответ: преобладает физический процесс.