Задание №21 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения данного задания необходимо определить характер среды в водных растворах предложенных веществ и соотнести их со шкалой pH. Напомним, что шкала pH имеет следующие значения: сильнокислая среда (pH 0–3), слабокислая (pH 3–6), нейтральная (pH ≈ 7), слабощелочная (pH 8–11) и сильнощелочная (pH 11–14). Нам нужно расположить вещества в порядке возрастания pH (от самого кислого к самому щелочному).

Проанализируем каждое вещество:

1. Na₂CO₃ (карбонат натрия). Это соль, образованная сильным основанием (NaOH) и слабой кислотой (H₂CO₃). Такая соль подвергается гидролизу по аниону:
   CO₃²⁻ + H₂O ⇄ HCO₃⁻ + OH⁻
   Накопление гидроксид-ионов (OH⁻) обуславливает щелочную среду (pH > 7). Среди представленных солей карбонат натрия дает наиболее высокое значение pH.
2. HNO₃ (азотная кислота). Это сильная одноосновная кислота, которая в водном растворе практически полностью диссоциирует с образованием ионов водорода:
   HNO₃ → H⁺ + NO₃⁻
   Раствор имеет сильнокислую среду. Это вещество будет иметь самое низкое значение pH в данном списке.
3. NaCl (хлорид натрия). Это соль, образованная сильным основанием (NaOH) и сильной кислотой (HCl). Такие соли не подвергаются гидролизу, поэтому среда раствора остается нейтральной (pH ≈ 7).
4. ZnSO₄ (сульфат цинка). Это соль, образованная слабым основанием (Zn(OH)₂) и сильной кислотой (H₂SO₄). Такая соль подвергается гидролизу по катиону:
   Zn²⁺ + H₂O ⇄ ZnOH⁺ + H⁺
   Накопление ионов водорода (H⁺) обуславливает слабокислую среду (pH < 7).

Теперь расположим вещества в порядке возрастания pH (от кислого к щелочному):
1) Сильнокислая среда: HNO₃ (номер 2)
2) Слабокислая среда: ZnSO₄ (номер 4)
3) Нейтральная среда: NaCl (номер 3)
4) Щелочная среда: Na₂CO₃ (номер 1)

Последовательность номеров: 2, 4, 3, 1.

Ответ: 2431

Источник: ФИПИ