Номер 6, страница 62 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 13. Серный ангидрид и серная кислота. Глава 1. Неметаллы - номер 6, страница 62.

Условие.

6. Почему чистая серная кислота не проводит электрический ток, а её водные растворы проводят?

Решение.

Решение 2.

Решение

Способность вещества проводить электрический ток определяется наличием в нем свободных носителей заряда. В жидкостях, таких как растворы или расплавы, носителями заряда являются ионы — положительно и отрицательно заряженные частицы.

Чистая (100%-я) серная кислота ($H_2SO_4$) представляет собой молекулярную жидкость. Она состоит в основном из нейтральных молекул $H_2SO_4$, связанных ковалентными связями. В таком состоянии практически отсутствуют свободные ионы, которые могли бы перемещаться в электрическом поле и создавать ток. Хотя в чистой кислоте и происходит незначительная самоионизация (автопротолиз) по уравнению $2H_2SO_4 \rightleftharpoons H_3SO_4^+ + HSO_4^-$, концентрация образующихся ионов крайне мала. Поэтому чистая серная кислота является диэлектриком, то есть практически не проводит электрический ток.

Когда серную кислоту растворяют в воде ($H_2O$), происходит процесс, называемый электролитической диссоциацией. Полярные молекулы воды взаимодействуют с молекулами кислоты, что приводит к их ионизации и распаду на ионы. Серная кислота является сильным электролитом и диссоциирует в водном растворе в две стадии:

1. Диссоциация по первой ступени (протекает практически полностью):
$H_2SO_4 + H_2O \rightarrow H_3O^+ + HSO_4^-$

2. Диссоциация по второй ступени (протекает частично, является обратимой):
$HSO_4^- + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + SO_4^{2-}$

В результате в водном растворе образуется большое количество свободных подвижных ионов: катионов гидроксония ($H_3O^+$), гидросульфат-анионов ($HSO_4^-$) и сульфат-анионов ($SO_4^{2-}$). Под действием внешнего электрического поля эти ионы начинают упорядоченно двигаться: положительно заряженные ионы движутся к отрицательному полюсу (катоду), а отрицательно заряженные — к положительному полюсу (аноду). Такое направленное движение ионов и есть электрический ток. Поэтому водные растворы серной кислоты являются хорошими проводниками.

Ответ: Чистая серная кислота не проводит электрический ток, так как состоит из электрически нейтральных молекул и не имеет свободных носителей заряда. Ее водные растворы являются хорошими проводниками, поскольку при растворении в воде серная кислота диссоциирует (распадается) на большое количество подвижных ионов, которые переносят электрический заряд.