Задание №21 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения этого задания необходимо определить характер среды в водных растворах предложенных веществ и оценить значение pH для каждого из них. Напомним, что шкала pH варьируется от 0 до 14: чем меньше pH, тем выше кислотность; чем выше pH, тем выше щелочность. Нейтральная среда соответствует pH = 7.

Разберем каждое вещество по порядку:

1) Фосфат калия (K₃PO₄). Это соль, образованная сильным основанием (KOH) и слабой многоосновной кислотой (H₃PO₄). Такая соль подвергается гидролизу по аниону:
PO₄³⁻ + H₂O ⇄ HPO₄²⁻ + OH⁻
Накопление гидроксид-ионов (OH⁻) делает среду щелочной (pH > 7). Поскольку фосфорная кислота довольно слабая, среда будет выраженно щелочной.

2) Фтороводород (HF). В водном растворе это плавиковая кислота. В отличие от других галогеноводородных кислот (HCl, HBr, HI), фтороводородная кислота является слабой кислотой. Она частично диссоциирует:
HF ⇄ H⁺ + F⁻
Среда кислотная (pH < 7). Так как это слабая кислота, её pH будет находиться в диапазоне примерно 2–5 (слабокислая среда).

3) Гидроксид лития (LiOH). Это типичное сильное основание (щелочь). В растворе оно полностью диссоциирует на ионы:
LiOH → Li⁺ + OH⁻
Среда сильнощелочная. Значение pH будет максимальным среди представленных веществ (ближе к 13–14).

4) Сульфат аммония ((NH₄)₂SO₄). Это соль, образованная слабым основанием (NH₃ · H₂O) и сильной кислотой (H₂SO₄). Соль подвергается гидролизу по катиону:
NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₃ · H₂O + H⁺
Накопление ионов водорода (H⁺) делает среду слабокислой (pH < 7). Однако, как правило, растворы солей, гидролизующихся по катиону, имеют pH выше, чем растворы даже слабых кислот той же концентрации. Таким образом, pH сульфата аммония будет ближе к 7, чем pH фтороводорода.

Расставим вещества в порядке возрастания pH (от самого кислого к самому щелочному):
1. Фтороводород (HF) — слабая кислота (pH самый низкий, около 2-3) — номер 2.
2. Сульфат аммония ((NH₄)₂SO₄) — соль, гидролиз по катиону (слабокислая среда, pH около 5-6) — номер 4.
3. Фосфат калия (K₃PO₄) — соль, гидролиз по аниону (щелочная среда, pH около 10-12) — номер 1.
4. Гидроксид лития (LiOH) — щелочь (сильнощелочная среда, pH около 13-14) — номер 3.

Последовательность номеров: 2, 4, 1, 3.

Ответ: 2413

Источник: ФИПИ