Номер 348, страница 72 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

348. Укажите верные утверждения:

а) раствор серной кислоты используется в качестве электролита в свинцовых аккумуляторах;

б) алхимики называли серную кислоту купоросным маслом;

в) окислительные свойства разбавленной серной кислоты обусловлены ионами водорода;

г) все металлы, стоящие в ряду активности до водорода, растворяются в концентрированной серной кислоте при н. у.;

д) при добавлении воды к концентрированной серной кислоте поглощается очень много теплоты;

е) единственным возможным продуктом восстановления концентрированной серной кислоты является сернистый газ;

ё) при диссоциации серной кислоты в водном растворе образуются ионы серы и ионы кислорода;

ж) для разбавления концентрированной кислоты к ней при постоянном перемешивании следует добавить воду;

з) серная кислота является сильным электролитом и поэтому полностью диссоциирует на ионы в водном растворе;

и) качественной реакцией на сульфат-ионы является образование нерастворимого в кислотах белого осадка при добавлении ионов бария.

Решение

Проанализируем каждое утверждение:

а) раствор серной кислоты используется в качестве электролита в свинцовых аккумуляторах;

Это утверждение верно. В свинцово-кислотных аккумуляторах в качестве электролита используется водный раствор серной кислоты (обычно 35-40% по массе). Во время разряда аккумулятора серная кислота расходуется, а во время заряда – регенерируется. Суммарная реакция при разряде: $Pb + PbO_2 + 2H_2SO_4 \rightarrow 2PbSO_4 + 2H_2O$.

Ответ: утверждение верное.

б) алхимики называли серную кислоту купоросным маслом;

Это утверждение верно. Исторически серную кислоту получали прокаливанием купоросов (кристаллогидратов сульфатов некоторых металлов), например, железного купороса ($FeSO_4 \cdot 7H_2O$). Полученная жидкость была маслянистой, отсюда и пошло название «купоросное масло».

Ответ: утверждение верное.

в) окислительные свойства разбавленной серной кислоты обусловлены ионами водорода;

Это утверждение верно. В разбавленных растворах кислот окислителем выступает катион водорода $H^+$. Он способен окислять металлы, стоящие в ряду активности левее водорода, с выделением газообразного водорода: $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2$. Окислительные свойства концентрированной серной кислоты обусловлены атомом серы в высшей степени окисления +6 в составе сульфат-иона.

Ответ: утверждение верное.

г) все металлы, стоящие в ряду активности до водорода, растворяются в концентрированной серной кислоте при н. у.;

Это утверждение неверно. Во-первых, концентрированная $H_2SO_4$ — сильный окислитель и реагирует с металлами, стоящими как до, так и после водорода (например, с медью). Во-вторых, некоторые активные металлы, такие как железо (Fe), алюминий (Al), хром (Cr), пассивируются холодной концентрированной серной кислотой из-за образования на их поверхности прочной оксидной пленки, которая препятствует дальнейшей реакции. Следовательно, утверждение ложно.

Ответ: утверждение неверное.

д) при добавлении воды к концентрированной серной кислоте поглощается очень много теплоты;

Это утверждение неверно. Процесс разбавления концентрированной серной кислоты является сильно экзотермическим, то есть происходит с выделением большого количества теплоты, а не с поглощением. Растворение кислоты в воде сопровождается образованием гидратов и значительным разогревом раствора.

Ответ: утверждение неверное.

е) единственным возможным продуктом восстановления концентрированной серной кислоты является сернистый газ;

Это утверждение неверно. Продукт восстановления серы из концентрированной $H_2SO_4$ зависит от активности металла-восстановителя. Хотя сернистый газ ($SO_2$) является наиболее частым продуктом, при реакции с активными металлами (например, Mg, Zn) сера может восстанавливаться глубже — до свободной серы ($S$) или сероводорода ($H_2S$).

Ответ: утверждение неверное.

ё) при диссоциации серной кислоты в водном растворе образуются ионы серы и ионы кислорода;

Это утверждение неверно. При диссоциации кислот в водном растворе образуются катионы водорода ($H^+$) и анионы кислотного остатка. Серная кислота диссоциирует на катионы водорода и сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$). Образование отдельных ионов серы и кислорода не происходит. Диссоциация идет ступенчато:

I ступень: $H_2SO_4 \rightarrow H^+ + HSO_4^-$

II ступень: $HSO_4^- \rightleftharpoons H^+ + SO_4^{2-}$

Ответ: утверждение неверное.

ж) для разбавления концентрированной кислоты к ней при постоянном перемешивании следует добавлять воду;

Это утверждение неверно и описывает опасное действие. Согласно правилам техники безопасности, следует медленно приливать кислоту к воде при перемешивании, а не наоборот. Плотность концентрированной $H_2SO_4$ значительно выше плотности воды, и если лить воду в кислоту, она из-за сильного разогрева может вскипеть и разбрызгать едкую кислоту.

Ответ: утверждение неверное.

з) серная кислота является сильным электролитом и поэтому полностью диссоциирует на ионы в водном растворе;

Это утверждение неверно. Серная кислота — сильный электролит, но диссоциирует она ступенчато. По первой ступени диссоциация практически полная: $H_2SO_4 \rightarrow H^+ + HSO_4^-$. Однако по второй ступени диссоциация обратима ($HSO_4^- \rightleftharpoons H^+ + SO_4^{2-}$), поскольку гидросульфат-ион ($HSO_4^-$) является кислотой средней силы. Таким образом, полной диссоциации на ионы $2H^+$ и $SO_4^{2-}$ не происходит. Слово «полностью» делает утверждение ложным.

Ответ: утверждение неверное.

и) качественной реакцией на сульфат-ионы является образование нерастворимого в кислотах белого осадка при добавлении ионов бария.

Это утверждение верно. Это стандартный качественный анализ на сульфат-ион ($SO_4^{2-}$). При добавлении раствора, содержащего ионы бария ($Ba^{2+}$), например, $BaCl_2$, выпадает белый осадок сульфата бария ($BaSO_4$), который не растворяется в сильных кислотах (в отличие от других белых осадков бария, например, сульфита $BaSO_3$). Реакция: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$.

Ответ: утверждение верное.

Таким образом, верными являются утверждения: а, б, в, и.