Задание №21 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения данного задания необходимо определить характер среды в водных растворах предложенных веществ и оценить значение водородного показателя (pH). Напомним, что шкала pH варьируется от 0 до 14: чем ниже значение pH, тем выше кислотность среды; pH = 7 соответствует нейтральной среде; pH > 7 соответствует щелочной среде.

Разберем каждое вещество по порядку:

1. HBr (бромоводородная кислота). Это сильная одноосновная кислота. В водном растворе она практически полностью диссоциирует на ионы: HBr → H⁺ + Br⁻. Высокая концентрация ионов водорода обеспечивает сильнокислую среду. Значение pH будет минимальным (близким к 0–1).
2. Cu(NO₃)₂ (нитрат меди(II)). Это соль, образованная слабым основанием (Cu(OH)₂) и сильной кислотой (HNO₃). Такая соль подвергается гидролизу по катиону:
   Cu²⁺ + H₂O ⇄ CuOH⁺ + H⁺.
   В результате гидролиза в растворе накапливаются ионы водорода, что создает слабокислую среду. Значение pH будет меньше 7, но выше, чем у сильной кислоты HBr.
3. Na₂SO₄ (сульфат натрия). Это соль, образованная сильным основанием (NaOH) и сильной кислотой (H₂SO₄). Такие соли не подвергаются гидролизу, поэтому среда раствора остается нейтральной. Значение pH равно 7.
4. KHCO₃ (гидрокарбонат калия). Это кислая соль, образованная сильным основанием (KOH) и слабой кислотой (H₂CO₃). В растворе протекают два процесса: диссоциация гидрокарбонат-иона (дает кислую среду) и его гидролиз (дает щелочную среду). Для гидрокарбонат-иона процесс гидролиза преобладает над диссоциацией:
   HCO₃⁻ + H₂O ⇄ H₂CO₃ + OH⁻.
   Накопление гидроксид-ионов создает слабощелочную среду. Значение pH будет больше 7.

Теперь расположим вещества в порядке возрастания значения pH (от самого кислого к самому щелочному):
1) HBr (сильнокислая среда, pH ≈ 1)
2) Cu(NO₃)₂ (слабокислая среда, pH ≈ 4–5)
3) Na₂SO₄ (нейтральная среда, pH = 7)
4) KHCO₃ (слабощелочная среда, pH ≈ 8–9)

Последовательность номеров: 1, 2, 3, 4.

Ответ: 1234

Источник: ФИПИ