ГДЗ по Химии 8 Класс Параграф 35 Вопрос 2 Базовый Уровень Габриелян — Подробные Ответы

Приведите примеры хорошо растворимых, малорастворимых и практически нерастворимых в воде веществ различных классов, пользуясь таблицей растворимости.

Вещества, хорошо растворимые в воде: все нитраты и соли щелочных металлов.

Вещества с ограниченной растворимостью: \(\text{CaSO}_4\), \(\text{AgSO}_4\), \(\text{PbCl}_2\).

Вещества, практически не растворимые: \(\text{AgCl}\), \(\text{AgBr}\), \(\text{AgI}\), \(\text{PbS}\), \(\text{Fe(OH)}_3\), \(\text{Fe(OH)}_2\), \(\text{Cu(OH)}_2\), \(\text{BaSO}_4\).

Растворимость веществ в воде определяется их химической природой и способностью образовывать ионные или молекулярные связи с молекулами воды. В таблице растворимости указаны основные закономерности, которые позволяют классифицировать вещества как хорошо растворимые, малорастворимые или практически нерастворимые. Разберем примеры:

1. Хорошо растворимые вещества

Пример: Все нитраты (\(\text{NO}_3^-\)) и соли щелочных металлов
(\(\text{Li}^+, \text{Na}^+, \text{K}^+, \text{Rb}^+, \text{Cs}^+\)).

Причина растворимости:

• Нитраты (\(\text{NO}_3^-\)) образуют сильные ион-дипольные взаимодействия с молекулами воды. Они всегда хорошо растворимы, независимо от катиона, поскольку нитрат-ион большой и имеет делокализованный заряд, что способствует легкому разрыву связей в кристаллической решетке и образованию прочных связей с водой.
• Соли щелочных металлов (например, \(\text{NaCl}\) (хлорид натрия), \(\text{KNO}_3\) (нитрат калия), \(\text{LiBr}\) (бромид лития)) легко диссоциируют в воде. Это происходит из-за относительно небольшого заряда и большого радиуса ионов щелочных металлов, что снижает энергию кристаллической решетки (энергию, необходимую для разрушения твердого вещества) и увеличивает их гидратацию (энергию, выделяющуюся при взаимодействии ионов с молекулами воды). Когда энергия гидратации значительно превышает энергию кристаллической решетки, вещество хорошо растворяется.

2. Малорастворимые вещества

Пример: \(\text{CaSO}_4\) (сульфат кальция), \(\text{Ag}_2\text{SO}_4\) (сульфат серебра), \(\text{PbCl}_2\) (хлорид свинца(II)).

Причина ограниченной растворимости:

• Для таких веществ энергия кристаллической решетки (сила связей между ионами в твердом состоянии) сравнима с энергией гидратации, которая выделяется при растворении. Это означает, что для растворения требуется значительное количество энергии, и лишь небольшая часть вещества может диссоциировать в воде.
• Например, у \(\text{CaSO}_4\) (используется в строительстве как гипс) сильные ионные связи между \(\text{Ca}^{2+}\) и \(\text{SO}_4^{2-}\) ограничивают его растворимость.
• \(\text{PbCl}_2\) (хлорид свинца(II)) также является малорастворимым, хотя его растворимость заметно увеличивается при нагревании, что указывает на эндотермический характер его растворения.
• \(\text{Ag}_2\text{SO}_4\) (сульфат серебра) имеет ограниченную растворимость из-за сильных связей между ионами серебра и сульфат-ионами.

3. Практически нерастворимые вещества

Пример: \(\text{AgCl}\) (хлорид серебра), \(\text{AgBr}\) (бромид серебра), \(\text{AgI}\) (иодид серебра), \(\text{PbS}\) (сульфид свинца), \(\text{Fe(OH)}_3\) (гидроксид железа(III)), \(\text{Fe(OH)}_2\) (гидроксид железа(II)), \(\text{Cu(OH)}_2\) (гидроксид меди(II)), \(\text{BaSO}_4\) (сульфат бария).

Причина низкой растворимости:

• У таких веществ энергия кристаллической решетки значительно превышает энергию гидратации. Это означает, что ионы в кристаллической решетке связаны настолько прочно, что молекулы воды не могут эффективно разрушить эти связи и окружить ионы.
• Например, у \(\text{AgCl}\) (осадок белого цвета) сильные ковалентно-ионные связи между ионами \(\text{Ag}^+\) и \(\text{Cl}^-\) делают его практически нерастворимым. Аналогично, \(\text{AgBr}\) и \(\text{AgI}\) еще менее растворимы, так как размер галогенид-иона увеличивается, что способствует более прочной решетке.
• Гидроксиды металлов (\(\text{Fe(OH)}_3\), \(\text{Fe(OH)}_2\), \(\text{Cu(OH)}_2\)) плохо растворяются, так как они образуют плотные осадки с низкой энергией взаимодействия с водой. Их ионы сильно притягиваются друг к другу, образуя прочные кристаллические структуры.
• \(\text{BaSO}_4\) (сульфат бария), используемый в медицине как рентгеноконтрастное вещество, практически нерастворим из-за очень высокой энергии кристаллической решетки, обусловленной сильными электростатическими взаимодействиями между ионами \(\text{Ba}^{2+}\) и \(\text{SO}_4^{2-}\).

Таким образом, растворимость вещества в воде — это баланс между энергией, необходимой для разрушения кристаллической решетки (энергия решетки), и энергией, выделяющейся при взаимодействии ионов с молекулами воды (энергия гидратации). Чем больше энергия гидратации по сравнению с энергией решетки, тем лучше вещество растворяется.