Номер 6, страница 29 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 5. Хлороводород. Соляная кислота. Глава 1. Неметаллы - номер 6, страница 29.

Условие.

6. Почему хлороводород не удается получить при взаимодействии раствора поваренной соли с разбавленной серной кислотой?

Решение.

Решение 2.

6. Решение

Получение хлороводорода ($HCl$) основано на реакции вытеснения летучей кислоты (соляной) из её соли (хлорида натрия) менее летучей кислотой (серной). Однако для успешного протекания этой реакции необходимы определённые условия, которые не выполняются при взаимодействии разбавленных растворов.

Рассмотрим гипотетическую реакцию между раствором поваренной соли ($NaCl$) и разбавленной серной кислотой ($H_2SO_4$):
$2NaCl(р-р) + H_2SO_4(р-р) \leftrightarrow Na_2SO_4(р-р) + 2HCl(р-р)$

Эта реакция является реакцией ионного обмена. В водном растворе все участвующие вещества являются сильными электролитами и хорошо растворимы. Раствор $NaCl$ содержит ионы $Na^+$ и $Cl^-$, а раствор $H_2SO_4$ — ионы $H^+$ и $SO_4^{2-}$. Продукты реакции, сульфат натрия ($Na_2SO_4$) и соляная кислота ($HCl$), также являются сильными, хорошо растворимыми электролитами и остаются в растворе в виде ионов: $Na^+$, $SO_4^{2-}$, $H^+$, $Cl^-$.

Таким образом, полное ионное уравнение реакции выглядит следующим образом:
$2Na^+(aq) + 2Cl^-(aq) + 2H^+(aq) + SO_4^{2-}(aq) \leftrightarrow 2Na^+(aq) + SO_4^{2-}(aq) + 2H^+(aq) + 2Cl^-(aq)$

Как видно из уравнения, набор ионов в левой и правой частях одинаков. Это означает, что фактически никакой реакции не происходит, а происходит просто смешение ионов в растворе.

Реакции ионного обмена идут до конца (смещаются вправо) только в трёх случаях: 1) образуется осадок (малорастворимое вещество); 2) выделяется газ; 3) образуется слабый электролит (например, вода). В данном случае ни одно из этих условий не выполняется. Сульфат натрия ($Na_2SO_4$) хорошо растворим в воде. Хлороводород ($HCl$) – это газ, но он чрезвычайно хорошо растворяется в воде, образуя сильную соляную кислоту. В разбавленном водном растворе он не будет выделяться в виде газа, а останется в растворенном и диссоциированном состоянии. Слабые электролиты также не образуются.

Для того чтобы получить газообразный хлороводород, реакцию проводят, используя концентрированную серную кислоту и твёрдый хлорид натрия при нагревании:
$NaCl(тв) + H_2SO_4(конц) \xrightarrow{t} NaHSO_4(тв) + HCl(г)\uparrow$
В этих условиях серная кислота, обладая высокой температурой кипения (около 337 °C), является нелетучей, а хлороводород (температура кипения -85 °C) — очень летучим. Выделение газообразного $HCl$ из реакционной смеси смещает равновесие вправо, и реакция протекает успешно.

Ответ: Хлороводород не удается получить при взаимодействии раствора поваренной соли с разбавленной серной кислотой, потому что данная реакция ионного обмена является обратимой и практически не протекает. Все исходные вещества и продукты реакции являются сильными электролитами, хорошо растворимыми в воде. В результате не образуется ни осадка, ни газа (так как хлороводород хорошо растворим в воде), ни слабого электролита, то есть нет движущей силы для смещения равновесия в сторону продуктов.