Номер 515, страница 115 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

515. Расположите вещества в порядке увеличения кислотных свойств: этанол, угольная кислота, фенол, вода. Учитывая, что в растворе слабую кислоту из соли можно вытеснить более сильной кислотой, подтвердите свой ответ уравнениями соответствующих реакций.

Дано:

Вещества: этанол ($C_2H_5OH$), угольная кислота ($H_2CO_3$), фенол ($C_6H_5OH$), вода ($H_2O$).
Принцип для сравнения: в растворе более сильная кислота может вытеснить более слабую кислоту из её соли.

Найти:

Расположить вещества в порядке увеличения кислотных свойств и подтвердить этот порядок уравнениями соответствующих реакций.

Решение:

Кислотные свойства вещества — это его способность диссоциировать в растворе с образованием ионов водорода ($H^+$). Чем легче вещество отдает протон, тем оно является более сильной кислотой. Согласно условию, силу кислот будем сравнивать по их способности вытеснять друг друга из солей: более сильная кислота вытесняет более слабую.

Проанализируем взаимные превращения указанных веществ и их солей, чтобы установить правильный порядок.

Сравнение кислотных свойств воды и этанола.

Этанол — очень слабая кислота. Его соль, этилат натрия ($C_2H_5ONa$), легко гидролизуется водой. Вода, как более сильная кислота, вытесняет этанол из его соли:

$C_2H_5ONa + H_2O \rightleftharpoons C_2H_5OH + NaOH$

Эта реакция показывает, что кислотные свойства воды выражены сильнее, чем у этанола.

Сравнение кислотных свойств фенола и воды.

Фенол, в отличие от этанола, является более сильной кислотой, чем вода. Это связано со стабилизацией образующегося фенолят-иона ($C_6H_5O^−$) за счет делокализации отрицательного заряда по бензольному кольцу. Поэтому фенол способен реагировать со щелочами (которые можно рассматривать как соли очень слабой кислоты — воды), образуя фенолят натрия и воду:

$C_6H_5OH + NaOH \rightarrow C_6H_5ONa + H_2O$

В данной реакции фенол выступает как более сильная кислота, вытесняя более слабую — воду.

Сравнение кислотных свойств угольной кислоты и фенола.

Угольная кислота является более сильной кислотой, чем фенол. Это можно продемонстрировать, пропуская углекислый газ (ангидрид угольной кислоты) через водный раствор фенолята натрия. Образующаяся в воде угольная кислота вытесняет фенол из его соли. Фенол плохо растворим в воде, поэтому его выделение наблюдается в виде помутнения раствора или осадка.

$C_6H_5ONa + H_2O + CO_2 \rightarrow C_6H_5OH \downarrow + NaHCO_3$

Эта реакция доказывает, что угольная кислота сильнее фенола.

Таким образом, на основании приведенных реакций можно расположить вещества в ряд по увеличению их кислотных свойств.

Ответ: Порядок увеличения кислотных свойств: этанол < вода < фенол < угольная кислота.