Номер 9, страница 30 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

9. В растворах каких соединений загорится лампочка при испытании их на электропроводность: а) сероводород ($H_2S$); б) азотистая кислота ($HNO_2$); в) гидроксид бария ($Ba(OH)_2$); г) гидрат аммиака ($NH_3 \cdot H_2O$); д) серная кислота ($H_2SO_4$); е) сульфат магния ($MgSO_4$)? Где лампочка будет гореть ярко, а где — тускло? Как можно увеличить интенсивность её свечения?

Решение

Электропроводность раствора зависит от наличия в нем свободных подвижных ионов. Вещества, которые при растворении в воде распадаются на ионы в процессе электролитической диссоциации, называются электролитами. Чем выше концентрация ионов в растворе, тем лучше он проводит электрический ток и тем ярче будет гореть лампочка, включенная в цепь. Электролиты делятся на сильные (диссоциируют почти полностью, создавая высокую концентрацию ионов) и слабые (диссоциируют лишь частично, создавая низкую концентрацию ионов).

а) сероводород

Раствор сероводорода в воде (сероводородная кислота $H_2S$) является очень слабой кислотой и, следовательно, слабым электролитом. Он диссоциирует на ионы лишь в незначительной степени. В растворе устанавливается равновесие, сильно смещенное влево: $H_2S \rightleftharpoons H^+ + HS^-$. Из-за низкой концентрации ионов лампочка будет гореть тускло.

Ответ: лампочка загорится, но будет гореть тускло.

б) азотистая кислота

Азотистая кислота ($HNO_2$) — это слабая кислота, то есть слабый электролит. Она диссоциирует в воде обратимо и неполностью: $HNO_2 \rightleftharpoons H^+ + NO_2^-$. Концентрация ионов в ее растворе невелика, поэтому проводимость раствора низкая, и лампочка будет гореть тускло.

Ответ: лампочка загорится, но будет гореть тускло.

в) гидроксид бария

Гидроксид бария ($Ba(OH)_2$) — это сильное основание (щёлочь). В водном растворе он практически полностью диссоциирует на ионы: $Ba(OH)_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2OH^-$. В результате в растворе создается высокая концентрация ионов, что обеспечивает хорошую электропроводность. Гидроксид бария — сильный электролит, поэтому лампочка будет гореть ярко.

Ответ: лампочка загорится и будет гореть ярко.

г) гидрат аммиака

Гидрат аммиака ($NH_3 \cdot H_2O$, также известный как гидроксид аммония $NH_4OH$) — это слабое основание и слабый электролит. Процесс его диссоциации обратим, и равновесие смещено в сторону недиссоциированных молекул: $NH_3 \cdot H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$. Концентрация ионов низкая, поэтому лампочка будет гореть тускло.

Ответ: лампочка загорится, но будет гореть тускло.

д) серная кислота

Серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная двухосновная кислота и сильный электролит. В растворе она диссоциирует с образованием большого количества ионов, особенно по первой ступени: $H_2SO_4 \rightarrow H^+ + HSO_4^-$. Вторая ступень также вносит вклад в общую ионизацию: $HSO_4^- \rightleftharpoons H^+ + SO_4^{2-}$. Высокая концентрация ионов обуславливает высокую электропроводность, и лампочка будет гореть ярко.

Ответ: лампочка загорится и будет гореть ярко.

е) сульфат магния

Сульфат магния ($MgSO_4$) — это растворимая соль. Почти все растворимые соли являются сильными электролитами. В водном растворе сульфат магния полностью диссоциирует на ионы: $MgSO_4 \rightarrow Mg^{2+} + SO_4^{2-}$. Высокая концентрация ионов обеспечивает высокую электропроводность, и лампочка будет гореть ярко.

Ответ: лампочка загорится и будет гореть ярко.

Итак, лампочка будет гореть ярко в растворах сильных электролитов: гидроксида бария (в), серной кислоты (д) и сульфата магния (е).

Лампочка будет гореть тускло в растворах слабых электролитов: сероводорода (а), азотистой кислоты (б) и гидрата аммиака (г).

Чтобы увеличить интенсивность свечения лампочки, необходимо увеличить электропроводность раствора. Этого можно достичь, увеличив концентрацию свободных ионов. Основные способы:

1. Увеличить концентрацию растворенного вещества (электролита). Это приведет к увеличению общего числа ионов в единице объема раствора.
2. Для слабых электролитов — повысить температуру раствора. Нагревание обычно увеличивает степень диссоциации (константу диссоциации) и подвижность ионов, что также повышает электропроводность.

Ответ: Лампочка загорится во всех перечисленных растворах, так как все они являются электролитами. Ярко гореть лампочка будет в растворах гидроксида бария, серной кислоты и сульфата магния. Тускло — в растворах сероводорода, азотистой кислоты и гидрата аммиака. Чтобы увеличить интенсивность свечения, нужно увеличить концентрацию электролита в растворе или повысить температуру раствора.