Номер 5, страница 74 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Примените свои знания. Параграф 13. Гидролиз. Глава II. Химические реакции - номер 5, страница 74.

Условие.

5. Даны растворы трех солей:

а) нитрат цинка, сульфат натрия, силикат калия;

б) хлорид лития, сульфид натрия, бромид алюминия;

в) нитрит натрия, цианид калия, иодид бария.

Как при помощи индикатора распознать их? Для солей, подвергающихся гидролизу, запишите уравнения соответствующих реакций.

Решение.

Решение 2.

Для распознавания растворов солей с помощью индикатора необходимо определить среду раствора (кислую, щелочную или нейтральную), которая возникает в результате гидролиза. Гидролиз — это взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию слабого электролита. В качестве индикатора можно использовать лакмус или универсальный индикатор.

• Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, не гидролизуются, и среда их растворов нейтральная ($pH \approx 7$). Индикатор не меняет цвет.
• Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой, гидролизуются по катиону, создавая кислую среду ($pH < 7$). Индикатор окрашивается в красный/оранжевый цвет.
• Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой, гидролизуются по аниону, создавая щелочную среду ($pH > 7$). Индикатор окрашивается в синий/фиолетовый цвет.

а) нитрат цинка, сульфат натрия, силикат калия

Решение

1. Нитрат цинка $Zn(NO_3)_2$ — соль, образованная слабым основанием $Zn(OH)_2$ и сильной кислотой $HNO_3$. Гидролизуется по катиону $Zn^{2+}$, создавая в растворе кислую среду. Индикатор окрасится в красный цвет.

Уравнение гидролиза в сокращенной ионной форме (по первой ступени):

$Zn^{2+} + H_2O \rightleftharpoons ZnOH^{+} + H^{+}$

2. Сульфат натрия $Na_2SO_4$ — соль, образованная сильным основанием $NaOH$ и сильной кислотой $H_2SO_4$. Гидролизу не подвергается, среда раствора нейтральная ($pH \approx 7$). Индикатор не изменит свой цвет.

3. Силикат калия $K_2SiO_3$ — соль, образованная сильным основанием $KOH$ и слабой кислотой $H_2SiO_3$. Гидролизуется по аниону $SiO_3^{2-}$, создавая в растворе щелочную среду. Индикатор окрасится в синий цвет.

Уравнение гидролиза в сокращенной ионной форме (по первой ступени):

$SiO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HSiO_3^{-} + OH^{-}$

Таким образом, добавив индикатор в три пробирки, мы сможем их различить: раствор с красной окраской — нитрат цинка, с неизменившимся цветом индикатора — сульфат натрия, с синей окраской — силикат калия.

Ответ: В пробирке с нитратом цинка индикатор покажет кислую среду, в пробирке с сульфатом натрия — нейтральную, в пробирке с силикатом калия — щелочную. Уравнения гидролиза: $Zn^{2+} + H_2O \rightleftharpoons ZnOH^{+} + H^{+}$; $SiO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HSiO_3^{-} + OH^{-}$.

б) хлорид лития, сульфид натрия, бромид алюминия

Решение

1. Хлорид лития $LiCl$ — соль, образованная сильным основанием $LiOH$ и сильной кислотой $HCl$. Гидролизу не подвергается, среда раствора нейтральная ($pH \approx 7$). Индикатор не изменит свой цвет.

2. Сульфид натрия $Na_2S$ — соль, образованная сильным основанием $NaOH$ и слабой кислотой $H_2S$. Гидролизуется по аниону $S^{2-}$, создавая в растворе щелочную среду. Индикатор окрасится в синий цвет.

Уравнение гидролиза в сокращенной ионной форме (по первой ступени):

$S^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HS^{-} + OH^{-}$

3. Бромид алюминия $AlBr_3$ — соль, образованная слабым основанием $Al(OH)_3$ и сильной кислотой $HBr$. Гидролизуется по катиону $Al^{3+}$, создавая в растворе кислую среду. Индикатор окрасится в красный цвет.

Уравнение гидролиза в сокращенной ионной форме (по первой ступени):

$Al^{3+} + H_2O \rightleftharpoons AlOH^{2+} + H^{+}$

Таким образом, по цвету индикатора можно однозначно определить каждый из растворов.

Ответ: В пробирке с бромидом алюминия среда кислая, с хлоридом лития — нейтральная, с сульфидом натрия — щелочная. Уравнения гидролиза: $S^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HS^{-} + OH^{-}$; $Al^{3+} + H_2O \rightleftharpoons AlOH^{2+} + H^{+}$.

в) нитрит натрия, цианид калия, иодид бария

Решение

1. Иодид бария $BaI_2$ — соль, образованная сильным основанием $Ba(OH)_2$ и сильной кислотой $HI$. Гидролизу не подвергается, среда раствора нейтральная ($pH \approx 7$). Индикатор не изменит свой цвет, что позволит определить этот раствор.

2. Нитрит натрия $NaNO_2$ — соль, образованная сильным основанием $NaOH$ и слабой кислотой $HNO_2$. Гидролизуется по аниону $NO_2^{-}$, создавая в растворе щелочную среду.

Уравнение гидролиза в сокращенной ионной форме:

$NO_2^{-} + H_2O \rightleftharpoons HNO_2 + OH^{-}$

3. Цианид калия $KCN$ — соль, образованная сильным основанием $KOH$ и очень слабой кислотой $HCN$. Гидролизуется по аниону $CN^{-}$, также создавая щелочную среду.

Уравнение гидролиза в сокращенной ионной форме:

$CN^{-} + H_2O \rightleftharpoons HCN + OH^{-}$

Чтобы различить растворы нитрита натрия и цианида калия, необходимо использовать универсальный индикатор. Синильная кислота ($HCN$) является значительно более слабой кислотой, чем азотистая ($HNO_2$). Это означает, что гидролиз цианид-иона ($CN^{-}$) протекает в большей степени, чем гидролиз нитрит-иона ($NO_2^{-}$). Следовательно, концентрация гидроксид-ионов ($OH^{-}$) в растворе цианида калия будет выше, и среда будет более щелочной (более высокий $pH$). Универсальный индикатор в растворе цианида калия даст более интенсивную сине-фиолетовую окраску, а в растворе нитрита натрия окраска будет менее интенсивной (например, сине-зеленой).

Ответ: В растворе иодида бария среда нейтральная. В растворах нитрита натрия и цианида калия среда щелочная. Различить их можно с помощью универсального индикатора: в растворе цианида калия pH будет выше (более интенсивная щелочная окраска), чем в растворе нитрита натрия. Уравнения гидролиза: $NO_2^{-} + H_2O \rightleftharpoons HNO_2 + OH^{-}$; $CN^{-} + H_2O \rightleftharpoons HCN + OH^{-}$.