Номер 4, страница 85 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

4. Почему свойства разбавленной и концентрированной серной кислоты различаются?

Различие в свойствах разбавленной и концентрированной серной кислоты обусловлено принципиально разным составом этих жидкостей на молекулярном уровне. Химические реакции определяются активными частицами, которые в них участвуют, а в случае двух видов серной кислоты эти частицы разные.

Свойства разбавленной серной кислоты

В водном растворе серная кислота ($H_2SO_4$) ведет себя как сильная двухосновная кислота. Она почти полностью диссоциирует (распадается) на ионы:

$H_2SO_4 \rightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$

Таким образом, в разбавленном растворе присутствуют в основном ионы водорода ($H^+$) и сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$), окруженные молекулами воды. Химические свойства такого раствора определяются прежде всего ионами водорода $H^+$. Они придают раствору свойства типичной кислоты:

• Взаимодействие с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода, с выделением газа $H_2$. В этой реакции окислителем является ион водорода, который восстанавливается до молекулярного водорода: $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2$.
  Пример: $Fe + H_2SO_4(разб.) \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$.
• Реакции нейтрализации с основаниями, основными и амфотерными оксидами.

Свойства концентрированной серной кислоты

Концентрированная серная кислота (обычно с концентрацией более 90%) содержит очень мало воды. В таких условиях диссоциация на ионы сильно подавлена, и кислота состоит преимущественно из недиссоциированных молекул $H_2SO_4$. Свойства такой кислоты определяются уже не ионами $H^+$, а всей молекулой, в которой атом серы имеет высшую степень окисления +6. Это делает концентрированную серную кислоту очень сильным окислителем и водоотнимающим агентом.

• Сильные окислительные свойства: Атом серы ($S^{+6}$) является сильным окислителем. Поэтому концентрированная $H_2SO_4$ реагирует с большинством металлов (включая неактивные, например, медь) и даже с неметаллами (углерод, сера). При этом водород никогда не выделяется, а продуктами восстановления серы являются $SO_2$, $S$ или $H_2S$.
  Пример: $Cu + 2H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t} CuSO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O$.
• Водоотнимающие свойства: Молекулы $H_2SO_4$ очень гигроскопичны, то есть активно поглощают воду из окружающей среды. Это свойство настолько сильно, что кислота способна отнимать элементы воды от органических молекул, например, обугливая сахар.
  Пример: $C_{12}H_{22}O_{11} \xrightarrow{H_2SO_4(конц.)} 12C + 11H_2O$.
• Пассивация: При комнатной температуре концентрированная $H_2SO_4$ образует на поверхности некоторых металлов (Fe, Al, Cr) прочную оксидную пленку, которая защищает их от дальнейшего окисления. Это явление называется пассивацией.

Ответ: Свойства разбавленной и концентрированной серной кислоты различаются, потому что их определяют разные химические частицы. В разбавленной кислоте активными частицами являются ионы водорода ($H^+$), что придает ей свойства типичной кислоты, где окислителем выступает водород. В концентрированной кислоте активными частицами являются целые молекулы ($H_2SO_4$), где атом серы в степени окисления +6 выступает сильным окислителем, а сама молекула обладает мощными водоотнимающими свойствами.