Номер 104, страница 30 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

104. Может ли водный раствор какого-либо вещества хорошо проводить электрический ток, а его расплав — нет? Ответ поясните и приведите соответствующие примеры.

Решение:

Да, такой случай возможен. Это характерно для веществ с полярной ковалентной связью, которые способны к ионизации (диссоциации на ионы) в водном растворе, но в чистом виде (в том числе в расплаве) состоят из электрически нейтральных молекул.

Электропроводность жидкостей (растворов и расплавов) обусловлена наличием подвижных свободных ионов, которые выступают в роли носителей заряда.

Рассмотрим два случая для такого вещества:

1. Расплав. Вещества с молекулярным строением, например, кислоты, в твёрдом состоянии образуют молекулярную кристаллическую решётку. При плавлении эта решётка разрушается, но в расплаве по-прежнему находятся отдельные нейтральные молекулы. Поскольку в расплаве нет свободных ионов, он не проводит электрический ток (является диэлектриком).

2. Водный раствор. При растворении такого вещества в воде, которая является сильно полярным растворителем, происходит процесс ионизации. Полярные молекулы вещества взаимодействуют с диполями воды и распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы. Например, для кислоты $HA$ этот процесс можно описать уравнением:

$HA + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + A^-$

В результате в растворе появляются подвижные ионы (в данном случае катионы гидроксония $H_3O^+$ и анионы кислотного остатка $A^-$), что делает раствор хорошим проводником электрического тока (электролитом).

Примеры:

Хлороводород ($HCl$). В чистом виде это газ. Его сжиженная форма (условно, расплав) состоит из молекул $HCl$ и практически не проводит электрический ток. Однако его водный раствор, известный как соляная кислота, является сильным электролитом. В воде $HCl$ почти полностью ионизируется на ионы $H_3O^+$ и $Cl^-$, поэтому раствор отлично проводит ток.

Серная кислота ($H_2SO_4$). Чистая (безводная) серная кислота является жидкостью, состоящей из молекул $H_2SO_4$. Она обладает очень низкой электропроводностью. В то же время её водные растворы — прекрасные проводники, так как серная кислота является сильным электролитом и диссоциирует в воде на ионы.

Для сравнения, вещества с ионной связью (например, поваренная соль $NaCl$) проводят ток как в расплаве (ионы $Na^+$ и $Cl^-$ становятся подвижными при разрушении кристаллической решётки), так и в водном растворе (ионы высвобождаются из решётки при растворении).

Ответ: Да, может. Это свойственно веществам с молекулярным строением и полярной ковалентной связью (например, кислотам). Их расплавы состоят из нейтральных молекул и не проводят ток, в то время как их водные растворы хорошо проводят ток благодаря процессу ионизации и образованию подвижных ионов. Классический пример — хлороводород ($HCl$).