Номер 13, страница 335 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 47. Фосфор и его соединения - номер 13, страница 335.

Условие.

13. В результате гидратации оксида фосфора(III) образуется фосфористая кислота $H_3PO_3$. Почему её нельзя считать трёхосновной? Приведите примеры других органических и неорганических кислот, в которых основность не совпадает с числом атомов водорода в формульной единице. Ответ иллюстрируйте уравнениями реакций этих кислот со щелочами.

Решение.

Решение 2.

Основность кислоты определяется числом атомов водорода в её молекуле, которые способны замещаться на атомы металла с образованием соли. Эта способность зависит от полярности связи, в которую входит атом водорода. Кислотные свойства проявляют те атомы водорода, которые связаны с сильно электроотрицательными атомами (чаще всего с кислородом).

В молекуле фосфористой кислоты $H_3PO_3$ только два атома водорода связаны с атомами кислорода (образуя гидроксогруппы -OH), а третий атом водорода связан непосредственно с атомом фосфора (связь P-H).

Структурная формула фосфористой кислоты:

Связь O-H сильно поляризована из-за большой разности в электроотрицательности кислорода и водорода, поэтому эти два атома водорода подвижны и могут отщепляться в виде протонов $H^+$. Связь P-H является малополярной, и водород, связанный с фосфором, не проявляет кислотных свойств, то есть не замещается на металл.

Следовательно, фосфористая кислота является двухосновной, а не трехосновной. При реакции с избытком щелочи она образует средние соли — фосфиты, в которых замещаются только два атома водорода.

Пример реакции со щелочью (полная нейтрализация):
$H_3PO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2HPO_3 + 2H_2O$

Ответ: Фосфористую кислоту $H_3PO_3$ нельзя считать трехосновной, так как в её молекуле только два атома водорода связаны с кислородом и способны замещаться на металл. Третий атом водорода связан напрямую с фосфором и кислотных свойств не проявляет, поэтому кислота является двухосновной.

Примеры других кислот, в которых основность не совпадает с числом атомов водорода:

1. Неорганическая кислота — фосфорноватистая кислота $H_3PO_2$.
В её молекуле содержится три атома водорода, но только один из них связан с кислородом. Два других атома водорода связаны напрямую с атомом фосфора. Поэтому фосфорноватистая кислота является одноосновной.
Реакция со щелочью:
$H_3PO_2 + NaOH \rightarrow NaH_2PO_2 + H_2O$

2. Органическая кислота — уксусная кислота $CH_3COOH$.
В её молекуле содержится четыре атома водорода. Однако три из них находятся в метильном радикале (-$CH_3$), где они связаны с углеродом. Связи C-H являются слабополярными, и эти атомы водорода не обладают кислотными свойствами. Только один атом водорода, входящий в состав карбоксильной группы (-COOH), связан с кислородом и способен замещаться на металл. Поэтому уксусная кислота является одноосновной.
Реакция со щелочью:
$CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$

Ответ: Примерами кислот, основность которых не совпадает с числом атомов водорода, являются фосфорноватистая кислота $H_3PO_2$ (одноосновная при трех атомах H) и уксусная кислота $CH_3COOH$ (одноосновная при четырех атомах H).