Задание №21 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения задания 21 необходимо определить характер среды водного раствора каждого вещества и оценить примерное значение pH. Напомним шкалу pH: сильнокислая среда (0–3), слабокислая (3–6), нейтральная (7), слабощелочная (8–11), сильнощелочная (12–14). При одинаковой молярной концентрации веществ мы сравниваем их силу как кислот, оснований или их способность к гидролизу.

1) KHCO₃ (гидрокарбонат калия). Это кислая соль, образованная сильным основанием (KOH) и слабой многоосновной кислотой (H₂CO₃). В растворе протекают два конкурирующих процесса: диссоциация гидрокарбонат-иона (дает кислую среду) и его гидролиз (дает щелочную среду). Для аниона HCO₃⁻ константа гидролиза значительно больше константы диссоциации, поэтому раствор имеет слабощелочную среду (pH > 7).

2) CsNO₃ (нитрат цезия). Это соль, образованная сильным основанием (CsOH) и сильной кислотой (HNO₃). Такие соли не подвергаются гидролизу ни по катиону, ни по аниону. Среда раствора нейтральная (pH ≈ 7).

3) AlCl₃ (хлорид алюминия). Это соль, образованная слабым основанием (Al(OH)₃) и сильной кислотой (HCl). Соль подвергается гидролизу по катиону:
Al³⁺ + H₂O ⇄ AlOH²⁺ + H⁺
Накопление ионов водорода обуславливает слабокислую среду (pH < 7).

4) H₂SO₄ (серная кислота). Это сильная двухосновная кислота. В водном растворе она практически полностью диссоциирует с образованием большого количества ионов водорода:
H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻
Среда сильнокислая (pH имеет минимальное значение среди представленных веществ).

Теперь расположим вещества в порядке возрастания значения pH (от самого кислого к самому щелочному):
1. Сильнокислая среда: H₂SO₄ (№4)
2. Слабокислая среда: AlCl₃ (№3)
3. Нейтральная среда: CsNO₃ (№2)
4. Слабощелочная среда: KHCO₃ (№1)

Последовательность цифр: 4, 3, 2, 1.

Ответ: 4321

Источник: ФИПИ