Номер 4, страница 145 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

4. Даны растворы соединений: NaOH, HCl, NaCl, KOH, $HNO_3$, $Ca(OH)_2$, $NH_3$, $CO_2$, $SO_2$, $CH_3COOH$, $HNO_2$, HF. При условии одинаковой молярной концентрации какие из растворов имеют нейтральную среду, $pH > 7$, $pH < 7$?

Для определения характера среды раствора необходимо проанализировать каждое соединение. Характер среды (кислая, щелочная или нейтральная) зависит от того, как вещество взаимодействует с водой, и от итоговой концентрации ионов водорода $H^+$ и гидроксид-ионов $OH^-$ в растворе. Водородный показатель pH является мерой кислотности среды. При одинаковой молярной концентрации веществ можно сделать следующие выводы:

Нейтральную среду (pH = 7)

Нейтральную среду ($pH = 7$) имеют водные растворы солей, образованных сильным основанием и сильной кислотой, так как ионы таких солей не вступают в реакцию гидролиза с водой, и концентрация ионов $H^+$ и $OH^-$ остается равной, как в чистой воде.

$NaCl$ (хлорид натрия) — это соль, образованная сильным основанием $NaOH$ и сильной кислотой $HCl$. Гидролизу не подвергается, среда раствора нейтральная.

Ответ: $NaCl$.

pH > 7 (щелочная среда)

Щелочную среду ($pH > 7$) создают растворы оснований (сильных и слабых). При их диссоциации или взаимодействии с водой в растворе образуется избыток гидроксид-ионов $OH^-$.

$NaOH$ (гидроксид натрия) — сильное основание (щёлочь), полностью диссоциирует в воде с образованием ионов $OH^-$: $NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-$.

$KOH$ (гидроксид калия) — сильное основание (щёлочь), полностью диссоциирует: $KOH \rightarrow K^+ + OH^-$.

$Ca(OH)_2$ (гидроксид кальция) — сильное основание, при растворении диссоциирует с образованием двух гидроксид-ионов на каждую формульную единицу: $Ca(OH)_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2OH^-$.

$NH_3$ (аммиак) — слабое основание. Взаимодействует с водой по обратимой реакции, образуя гидроксид-ионы: $NH_3 + H_2O \leftrightarrow NH_4^+ + OH^-$.

Ответ: $NaOH, KOH, Ca(OH)_2, NH_3$.

pH < 7 (кислая среда)

Кислую среду ($pH < 7$) создают растворы кислот (сильных и слабых), а также кислотных оксидов. При их диссоциации или взаимодействии с водой в растворе образуется избыток ионов водорода $H^+$.

$HCl$ (соляная кислота) — сильная кислота, полностью диссоциирует в воде: $HCl \rightarrow H^+ + Cl^-$.

$HNO_3$ (азотная кислота) — сильная кислота, полностью диссоциирует: $HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-$.

$CH_3COOH$ (уксусная кислота) — слабая органическая кислота, диссоциирует частично: $CH_3COOH \leftrightarrow CH_3COO^- + H^+$.

$HNO_2$ (азотистая кислота) — слабая кислота, диссоциирует частично: $HNO_2 \leftrightarrow H^+ + NO_2^-$.

$HF$ (фтороводородная или плавиковая кислота) — слабая кислота, диссоциирует частично: $HF \leftrightarrow H^+ + F^-$.

$CO_2$ (диоксид углерода) — кислотный оксид. При растворении в воде образует слабую угольную кислоту $H_2CO_3$, которая диссоциирует с образованием ионов $H^+$: $CO_2 + H_2O \leftrightarrow H_2CO_3 \leftrightarrow H^+ + HCO_3^-$.

$SO_2$ (диоксид серы) — кислотный оксид. При растворении в воде образует слабую сернистую кислоту $H_2SO_3$, которая диссоциирует с образованием ионов $H^+$: $SO_2 + H_2O \leftrightarrow H_2SO_3 \leftrightarrow H^+ + HSO_3^-$.

Ответ: $HCl, HNO_3, CO_2, SO_2, CH_3COOH, HNO_2, HF$.