Номер 8, страница 48 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

8. Приведите по одному примеру веществ, при растворении которых в воде наблюдается:

а) сильное разогревание раствора;

б) сильное охлаждение раствора.

Объясните эти явления.

Процесс растворения вещества в воде — это сложный физико-химический процесс, который включает в себя две основные стадии с противоположными тепловыми эффектами. Первая стадия — это разрушение связей между частицами растворяемого вещества (например, разрушение кристаллической решетки соли). Этот процесс требует затрат энергии, то есть является эндотермическим (протекает с поглощением тепла). Вторая стадия — это взаимодействие частиц растворяемого вещества с молекулами воды, называемое гидратацией. Этот процесс сопровождается выделением энергии, то есть является экзотермическим.

Общий тепловой эффект растворения зависит от соотношения этих двух величин. Если энергия гидратации (выделяемая) больше энергии, необходимой для разрушения связей (поглощаемой), то суммарный процесс является экзотермическим, и раствор нагревается. Если же на разрушение связей затрачивается больше энергии, чем выделяется при гидратации, то суммарный процесс является эндотермическим, и раствор охлаждается.

а) сильное разогревание раствора

Примером вещества, растворение которого в воде сопровождается сильным разогреванием, является концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$) или твердый гидроксид натрия ($NaOH$). При смешивании серной кислоты с водой выделяется очень большое количество теплоты. Это объясняется тем, что энергия, выделяющаяся в процессе гидратации молекул $H_2SO_4$ и образующихся ионов ($H^+$ и $HSO_4^-$), значительно превосходит энергию, которая тратится на разрыв связей между молекулами кислоты. Процесс гидратации настолько бурный, что раствор может раскалиться и даже закипеть, что требует особой осторожности при приготовлении растворов серной кислоты (необходимо лить кислоту в воду, а не наоборот).

Ответ: Серная кислота ($H_2SO_4$).

б) сильное охлаждение раствора

Примером вещества, растворение которого вызывает сильное охлаждение, является нитрат аммония ($NH_4NO_3$), известный также как аммиачная селитра. При растворении этой соли в воде температура раствора резко падает. В данном случае энергия, необходимая для разрушения очень прочной кристаллической решетки нитрата аммония, значительно превышает энергию, которая выделяется при гидратации ионов аммония ($NH_4^+$) и нитрат-ионов ($NO_3^-$). Поскольку на разрушение решетки затрачивается больше энергии, чем выделяется при взаимодействии ионов с водой, общий процесс поглощает теплоту из окружающей среды, что и приводит к сильному охлаждению. Это свойство нитрата аммония используется в быстродействующих охлаждающих пакетах.

Ответ: Нитрат аммония ($NH_4NO_3$).