Номер 973, страница 156 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

973. В каких случаях при разбавлении серной кислоты водой может наблюдаться разбрызгивание раствора? Поясните, с чем это связано. Как следует правильно готовить разбавленный раствор серной кислоты из концентрированной серной кислоты и воды?

В каких случаях при разбавлении серной кислоты водой может наблюдаться разбрызгивание раствора? Поясните, с чем это связано.

Разбрызгивание раствора наблюдается в случае, когда воду приливают к концентрированной серной кислоте. Это явление обусловлено двумя основными причинами: высокой экзотермичностью процесса растворения и разницей в плотностях жидкостей.

1. Выделение теплоты: Растворение серной кислоты ($H_2SO_4$) в воде — это сильно экзотермический процесс, при котором выделяется большое количество энергии в виде теплоты.

2. Разница плотностей: Концентрированная серная кислота — тяжелая, маслянистая жидкость с плотностью около $1,84 \text{ г/см}^3$, что почти вдвое превышает плотность воды (около $1 \text{ г/см}^3$).

Когда воду добавляют к кислоте, она, будучи менее плотной, не тонет и не смешивается немедленно, а образует слой на поверхности кислоты. Вся выделяющаяся при гидратации теплота концентрируется в этом тонком слое воды на границе раздела фаз. Этого тепла достаточно, чтобы мгновенно довести небольшой объем воды до кипения. Образовавшийся водяной пар резко расширяется, что приводит к микровзрыву и выбросу (разбрызгиванию) капель горячей концентрированной кислоты.

Ответ: Разбрызгивание происходит при добавлении воды к концентрированной серной кислоте. Это связано с тем, что выделяющееся при растворении большое количество теплоты мгновенно вскипает верхний, менее плотный слой воды, что приводит к выбросу едкой жидкости.

Как следует правильно готовить разбавленный раствор серной кислоты из концентрированной серной кислоты и воды?

Для безопасного приготовления разбавленного раствора серной кислоты необходимо всегда следовать главному правилу техники безопасности: приливать кислоту в воду, а не наоборот. Правильная последовательность действий такова:

1. Взять термостойкую посуду (например, из боросиликатного стекла) достаточного объема.

2. Налить в нее необходимое количество холодной воды. Для лучшего контроля температуры емкость можно поместить в баню с холодной водой или льдом.

3. Медленно, тонкой струйкой, по стенке сосуда или по стеклянной палочке добавлять концентрированную серную кислоту в воду.

4. В процессе добавления кислоты раствор необходимо постоянно перемешивать для равномерного распределения тепла.

При таком способе выделяющаяся теплота поглощается всем объемом воды, которая обладает высокой удельной теплоемкостью, и рассеивается, не допуская локального перегрева и закипания.

Ответ: Чтобы правильно приготовить разбавленный раствор, следует медленно, тонкой струйкой и при непрерывном перемешивании добавлять концентрированную серную кислоту в большой объем холодной воды.