Номер 10, страница 195 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 5. Химические реакции в водных растворах. Параграф 28. Соли в свете теории электролитической диссоциации - номер 10, страница 195.

Условие.

10. Почему для улучшения структуры кислых почв используют карбонат кальция? Почему фосфоритная мука или преципитат не пригодны для нейтральных почв?

Решение.

Решение 2.

Почему для улучшения структуры кислых почв используют карбонат кальция?

Карбонат кальция ($CaCO_3$), также известный как известняк или мел, применяют для улучшения кислых почв по нескольким ключевым причинам:

1. Нейтрализация кислотности. Кислые почвы характеризуются избытком ионов водорода ($H^+$). Карбонат кальция вступает в реакцию с почвенными кислотами, нейтрализуя их. Происходит химическая реакция, в результате которой ионы водорода связываются, а pH почвы повышается:

   $CaCO_3 + 2H^+ \rightarrow Ca^{2+} + H_2O + CO_2\uparrow$

   Снижение кислотности создает более благоприятные условия для роста большинства сельскохозяйственных культур.

2. Улучшение структуры почвы. В процессе реакции в почвенный раствор высвобождаются ионы кальция ($Ca^{2+}$). Эти двухвалентные катионы играют роль "мостиков" между отрицательно заряженными частицами почвы (глиной и гумусом). Они заставляют мелкие частицы слипаться в более крупные агрегаты. Этот процесс называется флоккуляцией. В результате почва становится комковатой и рыхлой, улучшается ее аэрация (воздухопроницаемость) и дренаж (водопроницаемость), что способствует лучшему развитию корневой системы растений.

3. Повышение доступности питательных веществ. В сильнокислых почвах многие важные элементы, такие как фосфор, калий и магний, находятся в недоступной для растений форме. В то же время повышается растворимость токсичных для растений элементов, например, алюминия и марганца. Известкование (внесение $CaCO_3$) сдвигает pH к нейтральному значению, что увеличивает доступность основных питательных веществ и снижает токсичность вредных элементов.

Ответ: Карбонат кальция используют для нейтрализации избыточной кислотности кислых почв и для улучшения их структуры. Ионы кальция ($Ca^{2+}$) способствуют склеиванию мелких почвенных частиц в агрегаты, что делает почву более рыхлой, воздухо- и водопроницаемой.

Почему фосфоритная мука или преципитат не пригодны для нейтральных почв?

Фосфоритная мука и преципитат являются труднорастворимыми фосфорными удобрениями, эффективность которых сильно зависит от кислотности почвенной среды.

• Фосфоритная мука. Основным компонентом фосфоритной муки является фосфат кальция ($Ca_3(PO_4)_2$), который практически нерастворим в воде. Чтобы фосфор из этого соединения стал доступен растениям, оно должно раствориться под действием кислоты. В кислых почвах фосфоритная мука медленно реагирует с почвенными кислотами, переходя в растворимые, усвояемые растениями формы (например, дигидрофосфат-ионы):

  $Ca_3(PO_4)_2(тв) + 4H^+(р-р) \rightarrow 3Ca^{2+}(р-р) + 2H_2PO_4^-(р-р)$

  В нейтральных почвах (с pH около 7) концентрация ионов водорода ($H^+$) слишком мала, чтобы эта реакция протекала с заметной скоростью. Поэтому удобрение остается в нерастворенном виде, и фосфор не поступает к растениям.

• Преципитат. Преципитат — это дикальцийфосфат ($CaHPO_4 \cdot 2H_2O$). Он также является труднорастворимым в воде соединением, хотя и в большей степени, чем фосфоритная мука. Его эффективность также проявляется в основном на кислых почвах, где он растворяется под действием кислот. В нейтральных и тем более в щелочных почвах его растворимость резко снижается, что делает его применение неэффективным.

Ответ: Фосфоритная мука и преципитат — это фосфорные удобрения, которые становятся доступными для растений только после растворения под действием кислот. В нейтральных почвах отсутствует достаточная кислотность для их растворения, поэтому фосфор остается в неусвояемой форме.