Номер 2, страница 12 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Тестовые задания. Параграф 2. Методы познания в химии. Глава I. Первоначальные химические понятия - номер 2, страница 12.

Условие 2023.

2. Чтобы избежать разбрызгивания смеси при разбавлении концентрированной серной кислоты водой, нужно

1) воду в кислоту добавлять по каплям

2) воду в кислоту добавлять струйкой

3) кислоту добавлять в воду небольшими порциями

4) одновременно вливать воду и кислоту в один сосуд

Решение 2023.

Решение 2.

Для безопасного разбавления концентрированной серной кислоты водой необходимо понимать физико-химические процессы, происходящие при их смешивании. Растворение концентрированной серной кислоты ($H_2SO_4$) в воде — это сильно экзотермический процесс, то есть он сопровождается выделением большого количества тепла. Для выбора правильного способа разбавления необходимо учитывать ключевые физические свойства веществ.

Во-первых, плотность: концентрированная серная кислота ($\rho_{кислоты} \approx 1,84 \text{ г/см}^3$) значительно плотнее воды ($\rho_{воды} \approx 1,0 \text{ г/см}^3$).
Во-вторых, теплоемкость: вода обладает высокой удельной теплоемкостью ($c_{воды} \approx 4,2 \text{ Дж/(г}\cdot\text{К)}$), что позволяет ей поглощать большое количество теплоты без резкого повышения температуры, в отличие от серной кислоты.

Рассмотрим предложенные варианты с точки зрения техники безопасности:

Варианты 1 и 2: воду в кислоту добавлять по каплям или струйкой.
Эти способы категорически запрещены. Если вливать воду в концентрированную серную кислоту, то вода, будучи менее плотной, останется на поверхности. Реакция гидратации будет происходить в тонком пограничном слое. Все выделяющееся тепло сконцентрируется в малом объеме воды, что приведет к её быстрому нагреву выше температуры кипения ($100^\circ C$) и бурному парообразованию. Образовавшийся пар с силой выбросит капли горячей едкой кислоты из сосуда. Это явление чрезвычайно опасно. Существует известное мнемоническое правило химиков: "Сначала вода, потом кислота, иначе случится большая беда".

Вариант 3: кислоту добавлять в воду небольшими порциями.
Это единственно правильный и безопасный метод. При медленном добавлении кислоты в воду, более плотная кислота опускается сквозь воду ко дну, что способствует хорошему перемешиванию. Большой начальный объем воды, обладающий высокой теплоемкостью, эффективно поглощает выделяющееся тепло. В результате температура всего раствора повышается постепенно и равномерно, без опасного вскипания. Для лучшего отвода тепла процесс следует проводить медленно, при постоянном перемешивании и, желательно, в охлаждаемой емкости.

Вариант 4: одновременно вливать воду и кислоту в один сосуд.
Этот способ непредсказуем и не обеспечивает должного контроля за смешиванием и теплоотводом. Возможно образование локальных зон с высокой концентрацией кислоты и недостаточным отводом тепла, что также может привести к вскипанию и разбрызгиванию.

Таким образом, чтобы избежать разбрызгивания смеси, необходимо всегда добавлять кислоту в воду, а не наоборот.

Ответ: 3) кислоту добавлять в воду небольшими порциями.