Номер 116, страница 205 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.116. При действии на сульфат бария концентрированной серной кислотой наблюдается растворение осадка, а при разбавлении раствора водой он выпадает снова. Дайте объяснение этому факту.

Решение

Данный процесс является примером обратимой химической реакции, положение равновесия которой зависит от концентрации реагентов.

Сульфат бария ($BaSO_4$) — это соль, практически нерастворимая в воде и разбавленных кислотах. Её растворимость очень мала, и в растворе устанавливается равновесие: $$BaSO_4(тв) \rightleftharpoons Ba^{2+}(р-р) + SO_4^{2-}(р-р)$$ Это равновесие сильно смещено влево.

При добавлении концентрированной серной кислоты ($H_2SO_4$) происходит связывание сульфат-ионов ($SO_4^{2-}$) в гидросульфат-ионы ($HSO_4^-$). Ионы бария ($Ba^{2+}$) образуют с гидросульфат-ионами растворимую в концентрированной серной кислоте кислую соль — гидросульфат бария $Ba(HSO_4)_2$.

Суммарный процесс можно описать уравнением равновесия: $$BaSO_4(тв) + H_2SO_4(конц.) \rightleftharpoons Ba(HSO_4)_2(раств.)$$ В концентрированной кислоте равновесие смещается вправо, так как избыток $H_2SO_4$ способствует образованию гидросульфата бария. Это приводит к растворению осадка $BaSO_4$.

При разбавлении раствора водой концентрация серной кислоты уменьшается, а концентрация воды, наоборот, сильно возрастает. Согласно принципу Ле Шателье, это смещает равновесие влево. Гидросульфат бария взаимодействует с водой, образуя нерастворимый сульфат бария, который выпадает в осадок, и разбавленную серную кислоту: $$Ba(HSO_4)_2(раств.) + 2H_2O \rightleftharpoons BaSO_4(тв)\downarrow + 2H_2SO_4(разб.)$$ Таким образом, при добавлении воды система возвращается в исходное состояние, и осадок сульфата бария образуется снова.

Ответ: Растворение осадка сульфата бария в концентрированной серной кислоте происходит за счет образования растворимой кислой соли — гидросульфата бария $Ba(HSO_4)_2$. При разбавлении раствора водой равновесие смещается в обратную сторону, гидросульфат бария гидролизуется с образованием исходного нерастворимого сульфата бария $BaSO_4$, который выпадает в осадок.