Номер 3, страница 77 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

3. Какую соль следует добавить в воду для получения щелочной среды; кислотной среды?

Среда водного раствора соли (кислая, щелочная или нейтральная) определяется процессом гидролиза — взаимодействия ионов соли с молекулами воды. Характер среды зависит от силы кислоты и основания, из которых образована соль.

Для получения щелочной среды

Чтобы получить щелочную среду ($pH > 7$), в воду необходимо добавить соль, образованную сильным основанием и слабой кислотой. При растворении такой соли происходит гидролиз по аниону (иону кислотного остатка). Анион слабой кислоты, будучи сильным сопряженным основанием, вступает в реакцию с водой, связывая ионы водорода $H^+$. Это приводит к накоплению в растворе избыточных гидроксид-ионов ($OH^-$), которые и создают щелочную среду.

Примеры таких солей: карбонат натрия ($Na_2CO_3$), ацетат калия ($CH_3COOK$), сульфид натрия ($Na_2S$), фосфат калия ($K_3PO_4$).

Рассмотрим на примере карбоната натрия ($Na_2CO_3$), который образован сильным основанием $NaOH$ и слабой угольной кислотой $H_2CO_3$.

1. Диссоциация соли в воде: $Na_2CO_3 \rightarrow 2Na^+ + CO_3^{2-}$

2. Катион $Na^+$ не взаимодействует с водой, так как соответствует сильному основанию.

3. Анион $CO_3^{2-}$ гидролизуется, так как соответствует слабой кислоте:

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

В результате в растворе увеличивается концентрация гидроксид-ионов, и среда становится щелочной.

Ответ: Для получения щелочной среды следует добавить в воду соль, образованную сильным основанием и слабой кислотой, например, карбонат натрия ($Na_2CO_3$) или ацетат натрия ($CH_3COONa$).

Для получения кислотной среды

Чтобы получить кислотную среду ($pH < 7$), в воду необходимо добавить соль, образованную слабым основанием и сильной кислотой. В этом случае гидролизу подвергается катион металла (или аммония). Катион слабого основания, будучи сильной сопряженной кислотой, реагирует с водой, отщепляя от нее гидроксид-ионы $OH^-$. В результате в растворе накапливаются ионы водорода ($H^+$), которые создают кислотную среду.

Примеры таких солей: хлорид аммония ($NH_4Cl$), сульфат меди(II) ($CuSO_4$), нитрат цинка ($Zn(NO_3)_2$), хлорид железа(III) ($FeCl_3$).

Рассмотрим на примере хлорида аммония ($NH_4Cl$), который образован слабым основанием $NH_3 \cdot H_2O$ и сильной соляной кислотой $HCl$.

1. Диссоциация соли в воде: $NH_4Cl \rightarrow NH_4^+ + Cl^-$

2. Анион $Cl^-$ не взаимодействует с водой, так как соответствует сильной кислоте.

3. Катион $NH_4^+$ гидролизуется, так как соответствует слабому основанию:

$NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 \cdot H_2O + H^+$

В результате в растворе увеличивается концентрация ионов водорода, и среда становится кислотной.

Ответ: Для получения кислотной среды следует добавить в воду соль, образованную слабым основанием и сильной кислотой, например, хлорид аммония ($NH_4Cl$) или сульфат меди(II) ($CuSO_4$).