Номер 731, страница 121 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

731. Запишите формулы всех частиц, которые присутствуют в разбавленном водном растворе фосфорной кислоты. Поясните свой ответ.

Решение

В разбавленном водном растворе фосфорной кислоты ($H_3PO_4$) находятся частицы, образующиеся в результате диссоциации как самой кислоты, так и растворителя — воды.

1. Растворитель — вода ($H_2O$) — является очень слабым электролитом и в незначительной степени подвергается обратимой самодиссоциации (автопротолизу):

$H_2O \rightleftharpoons H^+ + OH^-$

Поэтому в любом водном растворе всегда присутствуют молекулы воды ($H_2O$), катионы водорода ($H^+$) и гидроксид-анионы ($OH^-$).

2. Растворенное вещество — фосфорная кислота ($H_3PO_4$) — это трехосновная кислота средней силы. В водном растворе она диссоциирует ступенчато. Поскольку диссоциация является обратимым процессом, в растворе всегда присутствует значительное количество недиссоциированных молекул фосфорной кислоты ($H_3PO_4$).

Ступенчатая диссоциация фосфорной кислоты:

I ступень: $H_3PO_4 \rightleftharpoons H^+ + H_2PO_4^-$

Диссоциация по первой ступени происходит в наибольшей степени, образуя дигидрофосфат-анионы ($H_2PO_4^-$).

II ступень: $H_2PO_4^- \rightleftharpoons H^+ + HPO_4^{2-}$

Диссоциация по второй ступени протекает в значительно меньшей степени, чем по первой, образуя гидрофосфат-анионы ($HPO_4^{2-}$).

III ступень: $HPO_4^{2-} \rightleftharpoons H^+ + PO_4^{3-}$

Диссоциация по третьей ступени происходит в ничтожно малой степени, образуя фосфат-анионы ($PO_4^{3-}$).

Таким образом, в разбавленном водном растворе фосфорной кислоты в состоянии равновесия одновременно присутствуют все частицы, участвующие в вышеуказанных процессах. Это молекулы ($H_2O$, $H_3PO_4$) и ионы ($H^+$, $OH^-$, $H_2PO_4^-$, $HPO_4^{2-}$, $PO_4^{3-}$).

Следует отметить, что ион водорода ($H^+$) в водном растворе на самом деле гидратирован и существует в виде иона гидроксония ($H_3O^+$), но для простоты его часто записывают как $H^+$.

Ответ: В разбавленном водном растворе фосфорной кислоты присутствуют следующие частицы: $H_2O$ (молекулы воды), $H_3PO_4$ (молекулы фосфорной кислоты), $H^+$ (катионы водорода), $OH^-$ (гидроксид-анионы), $H_2PO_4^-$ (дигидрофосфат-анионы), $HPO_4^{2-}$ (гидрофосфат-анионы), $PO_4^{3-}$ (фосфат-анионы).