Номер 104, страница 310 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.104. Даны вещества: $1) {\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4;$ $2) {\mathrm{KMnO}}_4;$ $3) {\mathrm{AlCl}}_3;$ 4) КОН; $5) {\mathrm{K}}_2\mathrm{S}.$ Расположите эти вещества в ряд в порядке увеличения pH 0,1 М водного раствора. Запишите ионные уравнения реакций, определяющих кислотность растворов.

Для того чтобы расположить вещества в порядке увеличения водородного показателя (pH) их 0,1 М водных растворов, необходимо определить характер среды каждого раствора. Значение pH < 7 соответствует кислой среде, pH = 7 — нейтральной, а pH > 7 — щелочной. Характер среды для кислот и оснований определяется их способностью к диссоциации, а для солей — их способностью к гидролизу.

Проанализируем каждое вещество:

Серная кислота является сильной кислотой. В водном растворе она практически полностью диссоциирует, создавая высокую концентрацию ионов водорода $H^+$. Это приводит к сильнокислой среде и, следовательно, очень низкому значению pH.

Ионное уравнение, определяющее кислотность раствора (диссоциация по первой ступени):

$H_2SO_4 \rightarrow H^+ + HSO_4^-$

Перманганат калия — это соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и сильной марганцовой кислотой ($HMnO_4$). Соли, образованные сильными кислотами и сильными основаниями, не подвергаются гидролизу, поэтому водный раствор этого вещества имеет нейтральную среду (pH ≈ 7). Реакции, изменяющей кислотность среды, не происходит.

Хлорид алюминия — это соль, образованная слабым основанием ($Al(OH)_3$) и сильной кислотой ($HCl$). В водном растворе данная соль подвергается гидролизу по катиону. Ион алюминия $Al^{3+}$ взаимодействует с водой, что приводит к образованию ионов водорода $H^+$ и созданию кислой среды (pH < 7).

Ионное уравнение гидролиза (по первой ступени), определяющее кислотность раствора:

$Al^{3+} + H_2O \rightleftharpoons AlOH^{2+} + H^+$

Гидроксид калия — это сильное основание (щёлочь). В водном растворе он полностью диссоциирует на ионы, образуя высокую концентрацию гидроксид-ионов $OH^-$. Это создает сильнощелочную среду и, следовательно, очень высокое значение pH.

Ионное уравнение диссоциации, определяющее щелочность раствора:

$KOH \rightarrow K^+ + OH^-$

Сульфид калия — это соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и слабой сероводородной кислотой ($H_2S$). В водном растворе эта соль подвергается гидролизу по аниону. Сульфид-ион $S^{2-}$ взаимодействует с водой, образуя гидроксид-ионы $OH^-$, что создает щелочную среду (pH > 7).

Ионное уравнение гидролиза (по первой ступени), определяющее щелочность раствора:

$S^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HS^- + OH^-$

Сравнивая характер среды растворов ($H_2SO_4$ — сильнокислая, $AlCl_3$ — кислая, $KMnO_4$ — нейтральная, $K_2S$ — щелочная, $KOH$ — сильнощелочная), можно расположить их в порядке возрастания pH.

Ответ:
Ряд веществ в порядке увеличения pH их 0,1 М водных растворов:
$H_2SO_4, AlCl_3, KMnO_4, K_2S, KOH$

Ионные уравнения реакций, определяющих кислотность растворов:

• для $H_2SO_4$: $H_2SO_4 \rightarrow H^+ + HSO_4^-$
• для $AlCl_3$: $Al^{3+} + H_2O \rightleftharpoons AlOH^{2+} + H^+$
• для $KOH$: $KOH \rightarrow K^+ + OH^-$
• для $K_2S$: $S^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HS^- + OH^-$