Задание №21 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения данного 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 ниже pH, тем выше кислотность; pH = 7 соответствует нейтральной среде; чем выше pH, тем сильнее щелочные свойства раствора.

Проанализируем каждое вещество:

1. H₂SO₄ (серная кислота) — это сильная двухосновная кислота. В водном растворе она полностью диссоциирует с образованием большого количества ионов водорода (H⁺). Среда сильнокислая, значение pH будет минимальным (близким к 0–1).
2. Al(NO₃)₃ (нитрат алюминия) — соль, образованная слабым основанием (Al(OH)₃) и сильной кислотой (HNO₃). Такая соль подвергается гидролизу по катиону:
   Al³⁺ + H₂O ⇄ AlOH²⁺ + H⁺
   В результате гидролиза в растворе накапливаются ионы водорода, поэтому среда слабокислая (pH в диапазоне от 3 до 6).
3. KOH (гидроксид калия) — это сильное основание (щелочь). В водном растворе полностью диссоциирует на ионы калия и гидроксид-ионы (OH⁻). Среда сильнощелочная, значение pH будет максимальным (близким к 13–14).
4. K₂CO₃ (карбонат калия) — соль, образованная сильным основанием (KOH) и слабой кислотой (H₂CO₃). Такая соль подвергается гидролизу по аниону:
   CO₃²⁻ + H₂O ⇄ HCO₃⁻ + OH⁻
   В результате гидролиза в растворе накапливаются гидроксид-ионы, поэтому среда слабощелочная (pH в диапазоне от 8 до 11).

Теперь расположим вещества в порядке возрастания значения pH (от самого кислого к самому щелочному):

• Самый низкий pH у сильной кислоты: H₂SO₄ (1)
• Затем идет слабокислая среда (соль, гидролизующаяся по катиону): Al(NO₃)₃ (2)
• Далее — слабощелочная среда (соль, гидролизующаяся по аниону): K₂CO₃ (4)
• Самый высокий pH у щелочи: KOH (3)

Последовательность номеров: 1, 2, 4, 3.

Ответ: 1243

Источник: ФИПИ