Номер 118, страница 205 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.118. Почему в лаборатории практически не используют 100%-ю серную кислоту, хотя такое соединение известно?

Стопроцентная серная кислота ($H_2SO_4$), также известная как моногидрат, действительно существует, но в лабораторной практике её практически не применяют по нескольким весомым причинам. Вместо неё обычно используют концентрированную серную кислоту с массовой долей 96–98%.

Основные причины можно свести к следующему:

1. Высокая температура замерзания. Это главная и самая существенная причина. Чистая 100%-я серная кислота замерзает (кристаллизуется) уже при температуре +10,37 °C. В условиях обычной лаборатории, особенно в прохладное время года, кислота может легко затвердеть в бутыли, что делает невозможным её использование без предварительного и осторожного разогрева. Растворение даже небольшого количества воды (в результате чего концентрация становится, например, 98%) или оксида серы(VI) ($SO_3$) в кислоте значительно понижает её температуру замерзания, делая её удобной для хранения и использования в жидком виде в широком диапазоне температур.

2. Крайняя гигроскопичность и нестабильность концентрации. Стопроцентная серная кислота является чрезвычайно гигроскопичным веществом. При любом контакте с воздухом она жадно поглощает водяные пары, из-за чего её концентрация быстро падает. Это делает очень сложным поддержание точной 100%-й концентрации и, как следствие, делает её ненадёжным реагентом для точных аналитических работ. Каждый раз при открытии ёмкости её состав будет меняться.

3. Стабильность азеотропной смеси. Раствор серной кислоты с концентрацией 98,3% является азеотропной смесью с водой. Это означает, что при кипении такой смеси её состав и температура кипения (около 338 °C) остаются постоянными. В то же время 100%-я серная кислота при нагревании начинает разлагаться с выделением летучего оксида серы(VI) ($SO_3$), её состав меняется. Стабильность 98%-го раствора делает его более предсказуемым и удобным в работе, особенно в процессах, требующих нагревания.

4. Незначительное отличие в химических свойствах для большинства задач. Для подавляющего большинства лабораторных применений (в качестве сильной кислоты, водоотнимающего агента, катализатора, окислителя) разница в свойствах между 98%-й и 100%-й кислотой несущественна. Эффективность 98%-го раствора вполне достаточна, а удобство его использования несравнимо выше.

Таким образом, использование 100%-й серной кислоты сопряжено со значительными практическими трудностями (замерзание, изменение концентрации), которые не оправдываются какими-либо уникальными преимуществами для стандартных лабораторных процедур.

Ответ: Стопроцентную серную кислоту практически не используют в лабораториях из-за её высокой температуры замерзания (+10,37 °C), что создаёт неудобства при хранении и использовании, а также из-за её крайней гигроскопичности, приводящей к быстрому поглощению влаги из воздуха и, как следствие, к нестабильности её концентрации. Стандартный 96-98%-й раствор лишён этих недостатков и подходит для большинства задач.