Номер 4, страница 234 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

4. Почему раствор углекислого газа окрашивает лакмус в красный цвет? Почему при длительном хранении этого раствора лакмус снова приобретает фиолетовую окраску?

Почему раствор углекислого газа окрашивает лакмус в красный цвет?
Раствор углекислого газа окрашивает лакмус в красный цвет, потому что при растворении в воде углекислый газ ($CO_2$) вступает в обратимую реакцию с водой ($H_2O$), образуя слабую угольную кислоту ($H_2CO_3$):
$CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$
Угольная кислота является слабой, но она частично диссоциирует (распадается на ионы) в водном растворе, образуя катионы водорода ($H^+$) и гидрокарбонат-анионы ($HCO_3^-$):
$H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$
Именно наличие избыточных катионов водорода ($H^+$) создает в растворе кислую среду. Лакмус — это кислотно-основной индикатор, который изменяет свой цвет на красный в кислой среде.
Ответ: Раствор углекислого газа окрашивает лакмус в красный цвет из-за образования угольной кислоты при реакции $CO_2$ с водой, что приводит к появлению кислой среды.

Почему при длительном хранении этого раствора лакмус снова приобретает фиолетовую окраску?
При длительном хранении раствора, особенно если он находится в открытом сосуде, лакмус снова становится фиолетовым. Это происходит потому, что угольная кислота ($H_2CO_3$) — очень неустойчивое соединение. Она легко разлагается обратно на исходные вещества — углекислый газ и воду:
$H_2CO_3 \rightleftharpoons CO_2 \uparrow + H_2O$
Образующийся углекислый газ является летучим и постепенно покидает раствор, уходя в атмосферу. В соответствии с принципом Ле Шателье, улетучивание $CO_2$ смещает химическое равновесие вправо, в сторону разложения кислоты. Это приводит к уменьшению концентрации угольной кислоты и, как следствие, к снижению концентрации ионов водорода ($H^+$) в растворе. Кислотность раствора падает, среда постепенно становится нейтральной. Фиолетовый — это цвет лакмуса в нейтральной среде.
Ответ: При длительном хранении неустойчивая угольная кислота разлагается на воду и углекислый газ, который улетучивается из раствора. В результате кислотность раствора снижается до нейтральной, и лакмус возвращает свою исходную фиолетовую окраску.