Номер 103, страница 310 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.103. Какие из перечисленных веществ: 1) хлор; 2) кальций; 3) глюкоза; 4) фенол; 5) селеноводород – при растворении в воде образуют раствор с $\mathrm{pH}<7?$ Объясните с помощью ионных уравнений.

Решение

Раствор с водородным показателем pH < 7 является кислым. Это означает, что при растворении вещества в воде концентрация ионов водорода $H^+$ в растворе увеличивается, становясь больше концентрации гидроксид-ионов $OH^-$. Проанализируем каждое из предложенных веществ.

При растворении в воде хлор ($Cl_2$) частично и обратимо реагирует с ней в реакции диспропорционирования. В результате образуются две кислоты: соляная ($HCl$ — сильная) и хлорноватистая ($HClO$ — слабая). Образование кислот приводит к увеличению концентрации ионов водорода и, следовательно, к созданию кислой среды (pH < 7).

Ионное уравнение, отражающее этот процесс:

$Cl_2 + H_2O \rightleftharpoons H^+ + Cl^- + HClO$

Кальций ($Ca$) — это активный щелочноземельный металл. Он реагирует с водой с образованием гидроксида кальция $Ca(OH)_2$ и выделением водорода. Гидроксид кальция является сильным основанием (щелочью) и при растворении диссоциирует на ионы кальция $Ca^{2+}$ и гидроксид-ионы $OH^-$. Увеличение концентрации гидроксид-ионов приводит к созданию щелочной среды (pH > 7).

Ионное уравнение диссоциации образовавшегося основания:

$Ca(OH)_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2OH^-$

Глюкоза ($C_6H_{12}O_6$) — это нейтральное органическое соединение (углевод). При растворении в воде она не диссоциирует на ионы и не вступает в реакции гидролиза, которые могли бы изменить кислотность среды. Поэтому pH раствора глюкозы остается близким к 7 (нейтральная среда).

Фенол ($C_6H_5OH$), также известный как карболовая кислота, проявляет слабые кислотные свойства. В водном растворе молекулы фенола обратимо диссоциируют, отдавая протон и образуя фенолят-ион $C_6H_5O^-$ и ион водорода $H^+$. Это приводит к созданию слабокислой среды (pH < 7).

Ионное уравнение диссоциации фенола:

$C_6H_5OH \rightleftharpoons C_6H_5O^- + H^+$

Селеноводород ($H_2Se$) является слабой двухосновной кислотой. Растворяясь в воде, он диссоциирует (преимущественно по первой ступени) с образованием ионов водорода $H^+$, что обуславливает кислую среду раствора (pH < 7).

Ионное уравнение диссоциации селеноводорода по первой ступени:

$H_2Se \rightleftharpoons H^+ + HSe^-$

Раствор с pH < 7 образуют следующие вещества: хлор, фенол и селеноводород.

Объясняющие ионные уравнения:

• хлор: $Cl_2 + H_2O \rightleftharpoons H^+ + Cl^- + HClO$
• фенол: $C_6H_5OH \rightleftharpoons C_6H_5O^- + H^+$
• селеноводород: $H_2Se \rightleftharpoons H^+ + HSe^-$