Номер 9, страница 64 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

9. Исходя из положения элементов N, P, C, Al, S в периодической системе, сравните кислотные свойства:

а) $HNO_3$ и $H_3PO_4$;

б) $Al(OH)_3$ и $H_3PO_4$;

в) $H_3PO_4$ и $H_2SO_4$.

Для сравнения кислотных свойств гидроксидов необходимо проанализировать положение их центральных элементов в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Сила кислородсодержащих кислот зависит от электроотрицательности и радиуса центрального атома, а также от его степени окисления.

Основные закономерности изменения кислотных свойств высших гидроксидов:

В пределах одного периода (при движении слева направо) с ростом порядкового номера элемента, увеличением его электроотрицательности и усилением неметаллических свойств, кислотные свойства высших гидроксидов усиливаются.

В пределах одной группы, главной подгруппы (при движении сверху вниз) с ростом порядкового номера элемента, увеличением его атомного радиуса, уменьшением электроотрицательности и ослаблением неметаллических свойств, кислотные свойства высших гидроксидов ослабевают.

Решение

а) $HNO_3$ и $H_3PO_4$

Центральные элементы данных кислот — азот (N) и фосфор (P). Оба элемента находятся в V группе, главной подгруппе. Азот расположен во 2-м периоде, а фосфор — в 3-м. В группе сверху вниз электроотрицательность и неметаллические свойства ослабевают. Электроотрицательность азота (≈3.04) выше, чем у фосфора (≈2.19). Более электроотрицательный атом азота сильнее смещает на себя электронную плотность от атомов кислорода, что приводит к большей поляризации связи O-H и облегчает диссоциацию кислоты с отщеплением иона $H^+$. Следовательно, азотная кислота является более сильной, чем фосфорная.

Ответ: кислотные свойства $HNO_3$ выражены сильнее, чем у $H_3PO_4$ ($HNO_3 > H_3PO_4$).

б) $Al(OH)_3$ и $H_3PO_4$

Центральные элементы — алюминий (Al) и фосфор (P). Оба элемента находятся в 3-м периоде. Алюминий расположен в III группе, а фосфор — в V группе. В периоде слева направо неметаллические свойства и электроотрицательность элементов усиливаются. Алюминий является металлом, его гидроксид $Al(OH)_3$ — амфотерное соединение, проявляющее как слабые кислотные, так и слабые основные свойства. Фосфор — неметалл, его высший гидроксид, фосфорная кислота $H_3PO_4$, является кислотой средней силы. Таким образом, кислотные свойства у фосфорной кислоты выражены значительно сильнее.

Ответ: кислотные свойства $H_3PO_4$ выражены сильнее, чем у $Al(OH)_3$ ($H_3PO_4 > Al(OH)_3$).

в) $H_3PO_4$ и $H_2SO_4$

Центральные элементы — фосфор (P) и сера (S). Оба элемента находятся в 3-м периоде. Фосфор расположен в V группе, а сера — в VI группе. При движении по периоду слева направо неметаллические свойства и электроотрицательность усиливаются. Сера (электроотрицательность ≈2.58) находится правее фосфора (≈2.19) и является более электроотрицательным элементом. Также, степень окисления серы в $H_2SO_4$ равна +6, а фосфора в $H_3PO_4$ равна +5. Более высокая электроотрицательность и более высокая степень окисления центрального атома приводят к усилению кислотных свойств. Поэтому серная кислота является более сильной кислотой, чем фосфорная.

Ответ: кислотные свойства $H_2SO_4$ выражены сильнее, чем у $H_3PO_4$ ($H_2SO_4 > H_3PO_4$).