Номер 3, страница 62 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 13. Серный ангидрид и серная кислота. Глава 1. Неметаллы - номер 3, страница 62.

Условие.

3. Как надо разбавлять концентрированную серную кислоту водой?

Решение.

Решение 2.

3. Как надо разбавлять концентрированную серную кислоту водой?

Разбавление концентрированной серной кислоты ($H_2SO_4$) является процессом, который сопровождается выделением значительного количества теплоты (сильно экзотермический процесс). Из-за этого существует строгое правило техники безопасности, которое необходимо неукоснительно соблюдать, чтобы избежать вскипания раствора и разбрызгивания едкой жидкости.

Правило заключается в следующем: необходимо медленно, тонкой струйкой, при непрерывном перемешивании приливать концентрированную кислоту в большой объем холодной воды. Категорически запрещается делать наоборот, то есть добавлять воду в кислоту.

Обоснование этого правила связано с физическими и химическими свойствами веществ:

1. Плотность. Концентрированная серная кислота — это тяжелая маслянистая жидкость с плотностью около $1,84 \text{ г/см}^3$. Это почти в два раза больше плотности воды ($\approx 1 \text{ г/см}^3$).
2. Тепловой эффект. Процесс растворения кислоты в воде (гидратация) сопровождается выделением огромного количества энергии.

Сценарий 1: Неправильное разбавление (вода к кислоте).

Если в концентрированную серную кислоту добавлять воду, то вода, как менее плотная жидкость, будет скапливаться на поверхности кислоты. Вся выделяющаяся при гидратации теплота будет сконцентрирована в этом небольшом объеме воды у поверхности. Это приведет к мгновенному локальному перегреву и бурному вскипанию воды. Образовавшийся пар с силой выбросит из сосуда брызги горячей концентрированной кислоты, что может вызвать тяжелейшие химические и термические ожоги.

Сценарий 2: Правильное разбавление (кислота к воде).

Когда более плотная серная кислота добавляется в большой объем воды, она опускается на дно и легко перемешивается со всем объемом. Вода обладает высокой теплоемкостью, поэтому она поглощает выделяющееся тепло, и оно равномерно распределяется по всему раствору. В результате температура раствора повышается постепенно, без опасного вскипания. Для большей безопасности процесс рекомендуется проводить в термостойкой посуде (например, из боросиликатного стекла) и дополнительно охлаждать емкость снаружи, например, в ледяной бане.

Для запоминания этого правила существует мнемоническая фраза: "Сначала вода, потом кислота, иначе случится большая беда".

Ответ: Концентрированную серную кислоту необходимо разбавлять, медленно и осторожно приливая кислоту тонкой струйкой в холодную воду при постоянном перемешивании.