Номер 6, страница 179 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

6. Почему при кипячении раствора питьевой соды его щёлочность возрастает?

Решение

Питьевая сода, или гидрокарбонат натрия ($NaHCO_3$), является солью, образованной сильным основанием ($NaOH$) и слабой кислотой ($H_2CO_3$). При растворении в воде она подвергается гидролизу, что создает слабощелочную среду. Это происходит за счет реакции гидрокарбонат-иона с водой:

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

Образующиеся в результате этой обратимой реакции гидроксид-ионы ($OH^-$) и придают раствору щелочные свойства. Однако, при кипячении раствора происходят процессы, которые значительно увеличивают концентрацию гидроксид-ионов и, следовательно, щёлочность.

Основной причиной повышения щёлочности при кипячении является термическое разложение гидрокарбоната натрия. При температуре около 100 °C он распадается с образованием карбоната натрия ($Na_2CO_3$), воды и углекислого газа:

$2NaHCO_3(р-р) \xrightarrow{t^\circ} Na_2CO_3(р-р) + H_2O(ж) + CO_2(г) \uparrow$

Карбонат натрия ($Na_2CO_3$), в свою очередь, также является солью сильного основания и слабой кислоты, но гидролизуется значительно сильнее, чем гидрокарбонат натрия. Реакция гидролиза карбонат-иона выглядит следующим образом:

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

Эта реакция протекает более полно, чем гидролиз исходного $HCO_3^-$, и приводит к образованию гораздо большей концентрации ионов $OH^-$. В результате щёлочность раствора (его pH) заметно возрастает.

Дополнительным фактором является то, что угольная кислота ($H_2CO_3$), образующаяся при гидролизе, нестабильна и при нагревании легко разлагается на воду и углекислый газ ($H_2CO_3 \rightleftharpoons H_2O + CO_2 \uparrow$), который улетучивается из раствора. Удаление продукта реакции, согласно принципу Ле Шателье, смещает равновесие гидролиза вправо, что также способствует увеличению концентрации ионов $OH^-$.

Таким образом, превращение менее щелочного гидрокарбоната натрия в более щелочной карбонат натрия является главной причиной усиления щёлочности раствора при кипячении.

Ответ: При кипячении раствора питьевой соды ($NaHCO_3$) происходит её термическое разложение с образованием карбоната натрия ($Na_2CO_3$). Карбонат натрия является солью, которая подвергается гидролизу в значительно большей степени, чем исходный гидрокарбонат натрия, что приводит к увеличению концентрации гидроксид-ионов ($OH^−$) в растворе и, как следствие, к возрастанию его щёлочности.