Номер 16, страница 110 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава III. Вещества и их свойства. Параграф 21. Соли. Выразите своё мнение - номер 16, страница 110.

Условие.

16. Исследуйте растворы кальцинированной (технической) и пищевой соды с помощью универсальной индикаторной бумаги. В каком из растворов среда более щелочная? Почему?

Решение.

Решение 2.

Для исследования растворов кальцинированной и пищевой соды необходимо рассмотреть их химический состав и взаимодействие с водой.

• Кальцинированная сода (техническая) — это карбонат натрия, химическая формула $Na_2CO_3$.
• Пищевая сода — это гидрокарбонат натрия, химическая формула $NaHCO_3$.

Обе соли образованы сильным основанием ($NaOH$) и слабой угольной кислотой ($H_2CO_3$). При растворении в воде они подвергаются гидролизу по аниону, что создает щелочную среду. Однако степень этой щелочности будет разной.

При проведении эксперимента с универсальной индикаторной бумагой можно будет наблюдать, что:

• в растворе пищевой соды индикаторная бумага окрасится в сине-зеленый цвет, что соответствует слабощелочной среде (pH ≈ 8–9);
• в растворе кальцинированной соды индикаторная бумага окрасится в темно-синий или фиолетовый цвет, что соответствует сильнощелочной среде (pH ≈ 11–12).

В каком из растворов среда более щелочная?

Среда более щелочная в растворе кальцинированной соды (карбоната натрия).

Почему?

Причина заключается в разной степени гидролиза анионов этих солей.

1. Гидролиз карбоната натрия ($Na_2CO_3$). В водном растворе он диссоциирует на ионы $2Na^{+}$ и $CO_3^{2-}$. Карбонат-ион ($CO_3^{2-}$) является анионом слабой двухосновной кислоты и активно вступает в реакцию гидролиза с водой (преимущественно по первой ступени):

$CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^{-} + OH^{-}$

В результате этой реакции в растворе накапливается значительное количество гидроксид-ионов ($OH^{-}$), что и обуславливает сильнощелочную среду.

2. Гидролиз гидрокарбоната натрия ($NaHCO_3$). В водном растворе он диссоциирует на ионы $Na^{+}$ и $HCO_3^{-}$. Гидрокарбонат-ион ($HCO_3^{-}$) также подвергается гидролизу, образуя щелочную среду:

$HCO_3^{-} + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 + OH^{-}$

Однако гидролиз гидрокарбонат-иона протекает в гораздо меньшей степени, чем гидролиз карбонат-иона. Поэтому в растворе пищевой соды концентрация образующихся гидроксид-ионов ($OH^{-}$) значительно ниже, и среда является лишь слабощелочной.

Таким образом, из-за более глубокого протекания процесса гидролиза у карбонат-иона ($CO_3^{2-}$) по сравнению с гидрокарбонат-ионом ($HCO_3^{-}$), раствор кальцинированной соды является более сильной щелочью.

Ответ: Более щелочная среда наблюдается в растворе кальцинированной соды ($Na_2CO_3$). Это объясняется тем, что гидролиз карбонат-иона ($CO_3^{2-}$) протекает в значительно большей степени, чем гидролиз гидрокарбонат-иона ($HCO_3^{-}$), что приводит к образованию более высокой концентрации гидроксид-ионов ($OH^{-}$) в растворе и, соответственно, к более высокому значению pH.