Номер 6, страница 203 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 5. Химические реакции в водных растворах. Параграф 29. Гидролиз неорганических соединений - номер 6, страница 203.

Условие.

6. Как с помощью индикатора различить растворы трёх солей:

a) $\text{ZnSO}_4$, $\text{NaCl}$ и $\text{K}_2\text{SiO}_3$;

б) $\text{NaNO}_3$, $\text{NaNO}_2$ и $\text{Mg}(\text{NO}_3)_2$;

в) $\text{Ba}(\text{NO}_3)_2$, $\text{AlBr}_3$ и $\text{RbCN}$?

Решение.

Решение 2.

а) ZnSO₄, NaCl и K₂SiO₃

Решение
Для того чтобы различить растворы данных солей с помощью индикатора, необходимо определить среду их водных растворов, которая обусловлена гидролизом солей.
1. ZnSO₄ (сульфат цинка) – это соль, образованная катионом слабого основания ($Zn^{2+}$ от $Zn(OH)₂$) и анионом сильной кислоты ($SO₄^{2-}$ от $H₂SO₄$). В водном растворе эта соль подвергается гидролизу по катиону:
$Zn^{2+} + H₂O \leftrightarrow ZnOH⁺ + H⁺$
В результате реакции в растворе накапливаются ионы водорода ($H⁺$), что создает кислую среду (pH < 7).
2. NaCl (хлорид натрия) – это соль, образованная катионом сильного основания ($Na⁺$ от $NaOH$) и анионом сильной кислоты ($Cl⁻$ от $HCl$). Соли, образованные сильными кислотами и сильными основаниями, гидролизу не подвергаются. Поэтому среда раствора будет нейтральной (pH ≈ 7).
3. K₂SiO₃ (силикат калия) – это соль, образованная катионом сильного основания ($K⁺$ от $KOH$) и анионом слабой кислоты ($SiO₃^{2-}$ от $H₂SiO₃$). В водном растворе эта соль подвергается гидролизу по аниону:
$SiO₃^{2-} + H₂O \leftrightarrow HSiO₃⁻ + OH⁻$
В результате реакции в растворе накапливаются гидроксид-ионы ($OH⁻$), что создает щелочную среду (pH > 7).
Таким образом, мы имеем три раствора с разной средой: кислой, нейтральной и щелочной. Для их распознавания можно использовать индикатор, например, лакмус. При добавлении лакмуса в каждую из пробирок с растворами солей, мы будем наблюдать следующие изменения цвета:
- в растворе $ZnSO₄$ (кислая среда) лакмус станет красным;
- в растворе $NaCl$ (нейтральная среда) цвет лакмуса не изменится (останется фиолетовым);
- в растворе $K₂SiO₃$ (щелочная среда) лакмус станет синим.

Ответ: Раствор $ZnSO₄$ имеет кислую среду, $NaCl$ – нейтральную, а $K₂SiO₃$ – щелочную. С помощью индикатора (например, лакмуса) их можно различить по цвету: красный в $ZnSO₄$, фиолетовый в $NaCl$ и синий в $K₂SiO₃$.

б) NaNO₃, NaNO₂ и Mg(NO₃)₂

Решение
Определим среду водных растворов каждой соли, проанализировав их способность к гидролизу.
1. NaNO₃ (нитрат натрия) – соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HNO₃$). Гидролизу не подвергается, среда раствора нейтральная (pH ≈ 7).
2. NaNO₂ (нитрит натрия) – соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и слабой кислотой ($HNO₂$). Гидролиз протекает по аниону:
$NO₂⁻ + H₂O \leftrightarrow HNO₂ + OH⁻$
В растворе накапливаются ионы $OH⁻$, поэтому среда щелочная (pH > 7).
3. Mg(NO₃)₂ (нитрат магния) – соль, образованная слабым основанием ($Mg(OH)₂$) и сильной кислотой ($HNO₃$). Гидролиз протекает по катиону:
$Mg^{2+} + H₂O \leftrightarrow MgOH⁺ + H⁺$
В растворе накапливаются ионы $H⁺$, поэтому среда кислая (pH < 7).
Имея растворы с кислой, нейтральной и щелочной средой, их можно различить с помощью индикатора. Например, можно использовать метиловый оранжевый (метилоранж).
- В растворе $Mg(NO₃)₂$ (кислая среда) метилоранж изменит цвет на розовый.
- В растворе $NaNO₃$ (нейтральная среда) метилоранж останется оранжевым.
- В растворе $NaNO₂$ (щелочная среда) метилоранж изменит цвет на желтый.

Ответ: Раствор $Mg(NO₃)₂$ имеет кислую среду, $NaNO₃$ – нейтральную, а $NaNO₂$ – щелочную. С помощью индикатора (например, метилоранжа) их можно различить по цвету: розовый в $Mg(NO₃)₂$, оранжевый в $NaNO₃$ и желтый в $NaNO₂$.

в) Ba(NO₃)₂, AlBr₃ и RbCN

Решение
Определим среду водных растворов каждой из солей на основе их гидролиза.
1. Ba(NO₃)₂ (нитрат бария) – соль, образованная сильным основанием ($Ba(OH)₂$) и сильной кислотой ($HNO₃$). Соль не гидролизуется, среда раствора нейтральная (pH ≈ 7).
2. AlBr₃ (бромид алюминия) – соль, образованная слабым основанием ($Al(OH)₃$) и сильной кислотой ($HBr$). Гидролиз идет по катиону:
$Al^{3+} + H₂O \leftrightarrow AlOH^{2+} + H⁺$
Накопление ионов $H⁺$ обуславливает кислую среду раствора (pH < 7).
3. RbCN (цианид рубидия) – соль, образованная сильным основанием ($RbOH$) и очень слабой кислотой ($HCN$). Гидролиз идет по аниону:
$CN⁻ + H₂O \leftrightarrow HCN + OH⁻$
Накопление ионов $OH⁻$ обуславливает щелочную среду раствора (pH > 7).
Таким образом, мы снова имеем три раствора с различными значениями pH (кислая, нейтральная и щелочная среда). Для их идентификации наиболее удобно использовать универсальный индикатор, который имеет широкий диапазон изменения цвета.
- В растворе $AlBr₃$ (кислая среда) универсальный индикатор покажет красный или оранжевый цвет.
- В растворе $Ba(NO₃)₂$ (нейтральная среда) универсальный индикатор покажет желто-зеленый цвет.
- В растворе $RbCN$ (щелочная среда) универсальный индикатор покажет синий или фиолетовый цвет.

Ответ: Раствор $AlBr₃$ имеет кислую среду, $Ba(NO₃)₂$ – нейтральную, а $RbCN$ – щелочную. С помощью универсального индикатора их можно различить по характерным цветам для кислой (красный/оранжевый), нейтральной (желто-зеленый) и щелочной (синий/фиолетовый) среды.