Номер 3, страница 85 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

3. Исследуйте растворы нитратов натрия и серебра, а также хлорида цинка с помощью индикаторной бумаги. Объясните результаты исследований, запишите уравнения химических процессов.

Для определения характера среды водных растворов солей с помощью индикаторной бумаги необходимо проанализировать явление гидролиза. Гидролиз — это взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию слабого электролита и изменению pH среды.

Исследование раствора нитрата натрия ($NaNO_3$)

Нитрат натрия — это соль, образованная сильным основанием, гидроксидом натрия ($NaOH$), и сильной кислотой, азотной кислотой ($HNO_3$).

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, не подвергаются гидролизу, так как ни катион ($Na^+$), ни анион ($NO_3^−$) не вступают в реакцию с водой. В растворе происходит только диссоциация соли на ионы:

$NaNO_3 \leftrightarrows Na^+ + NO_3^−$

Концентрация ионов водорода ($H^+$) и гидроксид-ионов ($OH^−$) в растворе не изменяется по сравнению с чистой водой, поэтому среда раствора остается нейтральной ($pH \approx 7$).

При погружении универсальной индикаторной бумаги в раствор нитрата натрия ее цвет станет зеленым, что соответствует нейтральной среде.

Ответ: Среда раствора нитрата натрия нейтральная ($pH \approx 7$), так как соль образована сильным основанием и сильной кислотой и не гидролизуется. Индикаторная бумага покажет нейтральную среду.

Исследование раствора нитрата серебра ($AgNO_3$)

Нитрат серебра — это соль, образованная слабым основанием, гидроксидом серебра ($AgOH$), и сильной кислотой, азотной кислотой ($HNO_3$).

В водном растворе эта соль диссоциирует на ионы:

$AgNO_3 \leftrightarrows Ag^+ + NO_3^−$

Катион серебра ($Ag^+$), как ион слабого основания, взаимодействует с водой. Происходит гидролиз по катиону:

Сокращенное ионное уравнение гидролиза:

$Ag^+ + H_2O \leftrightarrows AgOH \downarrow + H^+$

Молекулярное уравнение:

$AgNO_3 + H_2O \leftrightarrows AgOH \downarrow + HNO_3$

В результате этого процесса в растворе накапливаются ионы водорода ($H^+$), что создает кислую среду ($pH < 7$).

При погружении универсальной индикаторной бумаги в раствор нитрата серебра она окрасится в оттенки от желтого до красного, что указывает на кислую среду.

Ответ: Среда раствора нитрата серебра кислая ($pH < 7$), так как соль образована слабым основанием и сильной кислотой и подвергается гидролизу по катиону. Индикаторная бумага покажет кислую среду.

Исследование раствора хлорида цинка ($ZnCl_2$)

Хлорид цинка — это соль, образованная слабым основанием, гидроксидом цинка ($Zn(OH)_2$), и сильной кислотой, соляной кислотой ($HCl$).

При растворении в воде соль диссоциирует:

$ZnCl_2 \leftrightarrows Zn^{2+} + 2Cl^−$

Катион цинка ($Zn^{2+}$), соответствующий слабому основанию, вступает в реакцию с водой. Происходит гидролиз по катиону, который для многозарядных ионов протекает ступенчато. Наибольший вклад в изменение pH вносит первая ступень:

Сокращенное ионное уравнение (I ступень):

$Zn^{2+} + H_2O \leftrightarrows Zn(OH)^+ + H^+$

Молекулярное уравнение (I ступень):

$ZnCl_2 + H_2O \leftrightarrows Zn(OH)Cl + HCl$

В результате реакции в растворе образуется избыток ионов водорода ($H^+$), что обуславливает кислую среду ($pH < 7$).

При погружении универсальной индикаторной бумаги в раствор хлорида цинка она окрасится в цвета, соответствующие кислой среде (от желтого до красного).

Ответ: Среда раствора хлорида цинка кислая ($pH < 7$), так как соль образована слабым основанием и сильной кислотой и гидролизуется по катиону. Индикаторная бумага покажет кислую среду.