Номер 1, страница 261 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 36. Галогеноводороды и галогеноводородные кислоты. Галогениды - номер 1, страница 261.

Условие.

1. Почему плавиковую кислоту можно получить при взаимодействии фторида натрия с серной кислотой даже в растворе, а для получения соляной кислоты необходимо взять кристаллический хлорид натрия и концентрированную серную кислоту?

Решение.

Решение 2.

Различие в условиях получения плавиковой ($\text{HF}$) и соляной ($HCl$) кислот при взаимодействии их натриевых солей с серной кислотой ($H_2SO_4$) обусловлено фундаментальными различиями в свойствах этих кислот: их силе и летучести.

1. Получение плавиковой кислоты.
Этот процесс основан на вытеснении более слабой кислоты из её соли более сильной кислотой. Плавиковая кислота ($\text{HF}$) является слабой кислотой (константа диссоциации $K_a \approx 6.8 \cdot 10^{-4}$), в то время как серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная кислота (по первой ступени диссоциации). Поэтому реакция обмена протекает даже в водном растворе, так как равновесие смещено в сторону образования молекул слабой плавиковой кислоты, которая в меньшей степени диссоциирует на ионы, чем серная кислота.
Уравнение реакции в молекулярном виде:
$2NaF + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2HF$
Или при недостатке фторида натрия:
$NaF + H_2SO_4 \rightarrow NaHSO_4 + HF$
В ионном виде движущей силой является связывание ионов водорода $H^+$ и фторид-ионов $F^-$ в молекулы слабой кислоты $\text{HF}$:
$F^- + H^+ \rightleftharpoons HF$

2. Получение соляной кислоты.
Соляная кислота ($HCl$), в отличие от плавиковой, является сильной кислотой, сопоставимой по силе с серной. Поэтому в разбавленном водном растворе реакция обмена между хлоридом натрия ($NaCl$) и серной кислотой ($H_2SO_4$) практически не протекает, так как все реагенты и продукты (кроме соли) являются сильными электролитами и находятся в диссоциированном состоянии. Не происходит смещения равновесия.
Поэтому для получения $HCl$ используют другой принцип: вытеснение более летучей кислоты менее летучей. Хлороводород ($HCl$) при нормальных условиях — это газ (t_кип = -85 °C), а концентрированная серная кислота — это тяжёлая, вязкая, нелетучая жидкость (t_кип = 337 °C). При смешивании кристаллического хлорида натрия с концентрированной серной кислотой (часто при небольшом нагревании) образующийся газообразный хлороводород покидает реакционную смесь. Согласно принципу Ле Шателье, удаление одного из продуктов из сферы реакции смещает химическое равновесие в сторону его образования, что позволяет реакции протекать до конца.
Уравнение реакции:
$NaCl(тв.) + H_2SO_4(конц.) \rightarrow NaHSO_4 + HCl(г.)\uparrow$

Ответ: Получение плавиковой кислоты возможно даже в растворе, так как она является слабой кислотой и вытесняется из соли более сильной серной кислотой. Для получения соляной кислоты, которая сама является сильной кислотой, используют другой принцип: вытеснение летучего хлороводорода ($HCl$) из его кристаллической соли ($NaCl$) нелетучей концентрированной серной кислотой.