Химический эксперимент, страница 109 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 16. Гидролиз органических и неорганических соединений. Глава 4. Химические реакции - страница 109.

Условие.

В три пробирки налейте по 1 мл растворов хлорида натрия, хлорида алюминия, карбоната натрия. Добавьте в каждую по несколько капель лакмуса до появления отчётливой окраски растворов. Сравните изменения окраски индикатора и сделайте вывод о реакции среды в каждом случае.

Решение.

Решение 2.

Для определения реакции среды в растворах солей необходимо проанализировать, подвергается ли соль гидролизу. Гидролиз — это реакция обмена между ионами соли и молекулами воды, которая приводит к образованию слабого электролита (слабой кислоты или слабого основания) и изменению pH среды. В качестве индикатора используется лакмус, который имеет следующую окраску в разных средах:

• Кислая среда ($pH < 7$): красный цвет
• Нейтральная среда ($pH = 7$): фиолетовый цвет
• Щелочная среда ($pH > 7$): синий цвет

Раствор хлорида натрия ($NaCl$)

Хлорид натрия — это соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HCl$). Такие соли, образованные сильными электролитами, не подвергаются гидролизу. Ни катион $Na^+$, ни анион $Cl^-$ не взаимодействуют с водой, поэтому концентрация ионов $H^+$ и $OH^-$ в растворе не изменяется по сравнению с чистой водой. Среда в растворе остается нейтральной.

В пробирке с раствором хлорида натрия лакмус приобретет свою нейтральную, фиолетовую окраску.

Ответ: Среда нейтральная ($pH \approx 7$), лакмус становится фиолетовым.

Раствор хлорида алюминия ($AlCl_3$)

Хлорид алюминия — это соль, образованная слабым основанием ($Al(OH)_3$) и сильной кислотой ($HCl$). В водном растворе эта соль подвергается гидролизу по катиону ($Al^{3+}$). Ион алюминия взаимодействует с водой, что приводит к накоплению в растворе ионов водорода ($H^+$) и, следовательно, к созданию кислой среды.

Уравнение гидролиза по первой ступени в ионной форме:

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

Из-за избытка ионов $H^+$ среда раствора становится кислой. В пробирке с раствором хлорида алюминия лакмус окрасится в красный цвет.

Ответ: Среда кислая ($pH < 7$), лакмус становится красным.

Раствор карбоната натрия ($Na_2CO_3$)

Карбонат натрия — это соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и слабой кислотой (угольной, $H_2CO_3$). В водном растворе эта соль подвергается гидролизу по аниону ($CO_3^{2-}$). Карбонат-ион взаимодействует с водой, что приводит к накоплению в растворе гидроксид-ионов ($OH^-$) и, следовательно, к созданию щелочной среды.

Уравнение гидролиза по первой ступени в ионной форме:

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

Из-за избытка ионов $OH^-$ среда раствора становится щелочной. В пробирке с раствором карбоната натрия лакмус окрасится в синий цвет.

Ответ: Среда щелочная ($pH > 7$), лакмус становится синим.

Общий вывод

Сравнивая окраску индикатора в трех растворах, можно заключить, что реакция среды зависит от природы ионов, образующих соль. Соль сильной кислоты и сильного основания ($NaCl$) дает нейтральную среду. Соль слабой основания и сильной кислоты ($AlCl_3$) за счет гидролиза по катиону дает кислую среду. Соль сильного основания и слабой кислоты ($Na_2CO_3$) за счет гидролиза по аниону дает щелочную среду.