Номер 9, страница 170 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 5. Химические реакции в водных растворах. Параграф 24. Вода как слабый электролит. Водородный показатель. Свойства растворов электролитов - номер 9, страница 170.

Условие.

9. Гидросульфид натрия и гидросульфат натрия — растворимые вещества, соли, следовательно, сильные электролиты. В чём различия их диссоциации? Напишите уравнения для обеих солей. Какую реакцию среды имеет раствор гидросульфата натрия? Почему?

Решение.

Решение 2.

Гидросульфид натрия ($NaHS$) и гидросульфат натрия ($NaHSO_4$) являются кислыми солями и сильными электролитами. При растворении в воде они полностью диссоциируют на ионы по первой ступени.

В чём различия их диссоциации? Напишите уравнения для обеих солей.

Различие в поведении этих солей в водном растворе обусловлено свойствами анионов, образующихся после первой ступени диссоциации.

1. Гидросульфид натрия ($NaHS$) образован сильным основанием ($NaOH$) и слабой двухосновной сероводородной кислотой ($H_2S$).

При растворении он полностью диссоциирует на ионы:

$NaHS \rightarrow Na^+ + HS^-$

Образовавшийся гидросульфид-ион ($HS^-$) является анионом слабой кислоты, поэтому он вступает в реакцию гидролиза (взаимодействует с водой), в результате чего в растворе накапливаются гидроксид-ионы ($OH^-$), создавая щелочную среду:

$HS^- + H_2O \rightleftharpoons H_2S + OH^-$

2. Гидросульфат натрия ($NaHSO_4$) образован сильным основанием ($NaOH$) и сильной двухосновной серной кислотой ($H_2SO_4$).

Его диссоциация на первой ступени также необратима:

$NaHSO_4 \rightarrow Na^+ + HSO_4^-$

Однако гидросульфат-ион ($HSO_4^-$), в отличие от гидросульфид-иона, сам является достаточно сильной кислотой (вторая ступень диссоциации серной кислоты) и диссоциирует дальше, образуя ионы водорода ($H^+$), что приводит к созданию кислой среды:

$HSO_4^- \rightleftharpoons H^+ + SO_4^{2-}$

Основное различие заключается в том, что в растворе гидросульфида натрия преобладает процесс гидролиза аниона (с образованием $OH^-$), а в растворе гидросульфата натрия — процесс дальнейшей диссоциации аниона (с образованием $H^+$).

Ответ: Различие заключается в поведении анионов после первой ступени диссоциации: гидросульфид-ион ($HS^-$) гидролизуется, создавая щелочную среду, а гидросульфат-ион ($HSO_4^-$) диссоциирует дальше, создавая кислую среду.
Уравнения для гидросульфида натрия:
$NaHS \rightarrow Na^+ + HS^-$
$HS^- + H_2O \rightleftharpoons H_2S + OH^-$
Уравнения для гидросульфата натрия:
$NaHSO_4 \rightarrow Na^+ + HSO_4^-$
$HSO_4^- \rightleftharpoons H^+ + SO_4^{2-}$

Какую реакцию среды имеет раствор гидросульфата натрия? Почему?

Раствор гидросульфата натрия ($NaHSO_4$) имеет кислую реакцию среды ($pH < 7$).

Причиной этого является то, что гидросульфат-ион ($HSO_4^-$), образующийся при полной диссоциации соли, сам является кислотой и способен диссоциировать в водном растворе с образованием ионов водорода ($H^+$):

$HSO_4^- \rightleftharpoons H^+ + SO_4^{2-}$

В результате этой обратимой реакции в растворе повышается концентрация ионов водорода, что и обуславливает кислую реакцию среды.

Ответ: Раствор гидросульфата натрия имеет кислую реакцию среды, так как образующийся при его диссоциации гидросульфат-ион ($HSO_4^-$) сам диссоциирует, высвобождая в раствор ионы водорода ($H^+$).