Номер 5, страница 77 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

5. К наиболее слабым электролитам относят

1) муравьиную кислоту

2) уксусную кислоту

3) серную кислоту

4) пропионовую кислоту

Решение

Электролиты — это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток благодаря диссоциации на ионы. Сила электролита зависит от степени его диссоциации ($α$): сильные электролиты диссоциируют практически полностью ($α \approx 1$), а слабые — лишь частично ($α \ll 1$). Для количественной оценки силы слабой кислоты используют константу кислотной диссоциации ($K_a$). Чем меньше значение $K_a$, тем слабее кислота и, соответственно, тем слабее она как электролит.

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1) муравьиная кислота

Муравьиная кислота ($HCOOH$) — это слабая одноосновная карбоновая кислота. Она является слабым электролитом. Константа её диссоциации в водном растворе при стандартных условиях составляет $K_a \approx 1.8 \cdot 10^{-4}$.

2) уксусная кислота

Уксусная кислота ($CH_3COOH$) — также слабая карбоновая кислота и слабый электролит. Её константа диссоциации $K_a \approx 1.8 \cdot 10^{-5}$.

3) серная кислота

Серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная двухосновная неорганическая кислота. По первой ступени она диссоциирует практически полностью, что делает её сильным электролитом. Этот вариант не является ответом на вопрос о наиболее слабом электролите.

4) пропионовая кислота

Пропионовая (пропановая) кислота ($CH_3CH_2COOH$) — слабая карбоновая кислота, слабый электролит. Её константа диссоциации $K_a \approx 1.3 \cdot 10^{-5}$.

Для того чтобы найти наиболее слабый электролит, необходимо сравнить константы диссоциации слабых кислот: муравьиной, уксусной и пропионовой. Сила одноосновных карбоновых кислот в гомологическом ряду уменьшается с увеличением длины углеводородного радикала. Это объясняется положительным индуктивным эффектом (+I) алкильных групп ($–CH_3$, $–CH_2CH_3$), которые смещают электронную плотность к карбоксильной группе, что дестабилизирует анион, образующийся при диссоциации, и затрудняет отщепление протона.

Сравним значения констант диссоциации: $K_a(HCOOH) \approx 1.8 \cdot 10^{-4}$ $K_a(CH_3COOH) \approx 1.8 \cdot 10^{-5}$ $K_a(CH_3CH_2COOH) \approx 1.3 \cdot 10^{-5}$

Поскольку $1.3 \cdot 10^{-5}$ является наименьшим значением среди представленных констант, пропионовая кислота является самой слабой из перечисленных кислот и, следовательно, самым слабым электролитом.

Ответ: 4) пропионовую кислоту.