Номер 133, страница 206 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.133. На чём основано водоотнимающее действие концентрированной серной кислоты?

Водоотнимающее действие концентрированной серной кислоты ($H_2SO_4$) основано на её чрезвычайно высокой гигроскопичности, то есть способности активно поглощать воду из окружающей среды. Это свойство обусловлено сильным химическим сродством безводной серной кислоты к воде.

Процесс поглощения воды является не просто физическим растворением, а бурной экзотермической химической реакцией гидратации. В ходе этой реакции молекулы серной кислоты взаимодействуют с молекулами воды, образуя прочные соединения — гидраты ($H_2SO_4 \cdot nH_2O$), например, моногидрат ($H_2SO_4 \cdot H_2O$) и дигидрат ($H_2SO_4 \cdot 2H_2O$).

Процесс гидратации можно описать общим уравнением:

$H_2SO_4 (конц.) + nH_2O \rightarrow H_2SO_4 \cdot nH_2O + Q$

где $Q$ — значительное количество выделяющейся теплоты.

Именно образование этих энергетически выгодных и устойчивых гидратов является движущей силой процесса. Сродство к воде настолько велико, что концентрированная $H_2SO_4$ способна отнимать:

• Свободную воду (например, из влажного воздуха или при осушении газов и органических растворителей).
• Химически связанную воду, то есть отщеплять атомы водорода и кислорода в соотношении 2:1 от молекул других веществ.

Классическим примером такого «жесткого» обезвоживания является обугливание сахара (сахарозы). Серная кислота отнимает от молекулы сахарозы $C_{12}H_{22}O_{11}$ одиннадцать молекул воды, оставляя после себя черный пористый уголь:

$C_{12}H_{22}O_{11} \xrightarrow{H_2SO_4 (конц.)} 12C + 11H_2O$

Аналогично кислота действует на другие органические соединения, содержащие гидроксильные группы, например, на клетчатку (бумага, древесина) или спирты. В органическом синтезе это свойство используется для проведения реакций дегидратации, например, при получении простого диэтилового эфира или непредельного углеводорода этилена из этилового спирта:

$C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4 (конц.), t > 140^\circ C} C_2H_4\uparrow + H_2O$

Ответ: Водоотнимающее действие концентрированной серной кислоты основано на её высоком химическом сродстве к воде. Этот процесс представляет собой экзотермическую реакцию гидратации с образованием устойчивых гидратов ($H_2SO_4 \cdot nH_2O$), что позволяет кислоте поглощать как свободную воду, так и отщеплять элементы воды (атомы водорода и кислорода в соотношении 2:1) от молекул других химических соединений.