Номер A, страница 35 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

A

1. Как изменится цвет индикатора (лакмус) при добавлении его к растворам следующих электролитов: $Na_2CO_3$, $NaOH$, $HNO_3$, $CuSO_4$, $H_2SO_4$, $Na_2SO_4$? Объясните причину изменения цвета.

2. Какой процесс называется гидролизом?

3. Какой раствор из этих солей нельзя нагревать в алюминиевой посуде?

a) KCl;

b) $Na_2CO_3$;

c) $Ba(NO_2)_2$.

1. Решение

Цвет индикатора лакмуса зависит от кислотно-основного характера (pH) среды раствора. В кислой среде (pH < 7) лакмус приобретает красный цвет, в нейтральной (pH = 7) — фиолетовый, а в щелочной (pH > 7) — синий. Проанализируем среду в каждом из предложенных растворов.

• $Na₂CO₃$ (карбонат натрия) — соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и слабой кислотой ($H₂CO₃$). В водном растворе она подвергается гидролизу по аниону: $CO₃^{2-} + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻$. В результате реакции в растворе накапливаются гидроксид-ионы ($OH⁻$), что создает щелочную среду. Лакмус станет синим.

• $NaOH$ (гидроксид натрия) — сильное основание (щелочь). В растворе полностью диссоциирует с образованием большого количества гидроксид-ионов ($OH⁻$), создавая сильнощелочную среду. Лакмус станет синим.

• $HNO₃$ (азотная кислота) — сильная кислота. При растворении в воде диссоциирует на ионы водорода ($H⁺$) и нитрат-ионы ($NO₃⁻$), создавая кислую среду. Лакмус станет красным.

• $CuSO₄$ (сульфат меди(II)) — соль, образованная слабым основанием ($Cu(OH)₂$) и сильной кислотой ($H₂SO₄$). В водном растворе подвергается гидролизу по катиону: $Cu^{2+} + H₂O ⇌ CuOH⁺ + H⁺$. Накопление ионов водорода ($H⁺$) создает кислую среду. Лакмус станет красным.

• $H₂SO₄$ (серная кислота) — сильная кислота, которая в растворе создает сильнокислую среду за счет диссоциации. Лакмус станет красным.

• $Na₂SO₄$ (сульфат натрия) — соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($H₂SO₄$). Такая соль не подвергается гидролизу, поэтому среда раствора остается нейтральной (pH ≈ 7). Лакмус сохранит свой нейтральный, фиолетовый цвет.

Ответ: В растворах $Na₂CO₃$ и $NaOH$ лакмус станет синим (щелочная среда); в растворах $HNO₃$, $CuSO₄$ и $H₂SO₄$ лакмус станет красным (кислая среда); в растворе $Na₂SO₄$ цвет лакмуса не изменится и останется фиолетовым (нейтральная среда).

2. Решение

Гидролиз (в контексте химии солей) — это химическая реакция обменного взаимодействия ионов соли с молекулами воды, в результате которой образуется слабый электролит (слабая кислота или слабое основание). Этот процесс приводит к изменению соотношения ионов $H⁺$ и $OH⁻$ в растворе и, как следствие, к изменению его кислотности (pH).

Ответ: Гидролиз — это процесс обменного взаимодействия ионов соли с молекулами воды, приводящий к образованию слабого электролита и изменению pH раствора.

3. Решение

Алюминий является активным металлом, но в обычных условиях он защищен тонкой и прочной оксидной пленкой ($Al₂O₃$), которая инертна к воде и разбавленным растворам нейтральных солей. Однако эта пленка имеет амфотерные свойства, то есть она растворяется и в кислотах, и в щелочах.

a) $KCl$ (хлорид калия) — соль сильного основания ($KOH$) и сильной кислоты ($HCl$). Ее раствор имеет нейтральную среду (pH = 7), которая не взаимодействует с оксидной пленкой алюминия.

b) $Na₂CO₃$ (карбонат натрия) — соль сильного основания ($NaOH$) и слабой кислоты ($H₂CO₃$). В результате гидролиза ее раствор приобретает щелочную среду ($CO₃^{2-} + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻$). Щелочная среда разрушает защитную оксидную пленку алюминия: $Al₂O₃ + 2OH⁻ + 3H₂O → 2[Al(OH)₄]⁻$. После этого обнажившийся металлический алюминий начинает бурно реагировать с водой, особенно при нагревании: $2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂↑$. Это приводит к быстрому разрушению (коррозии) алюминиевой посуды.

c) $Ba(NO₃)₂$ (нитрат бария) — соль сильного основания ($Ba(OH)₂$) и сильной кислоты ($HNO₃$). Ее раствор имеет нейтральную среду (pH = 7) и не опасен для алюминиевой посуды.

Таким образом, нагревать раствор карбоната натрия в алюминиевой посуде нельзя.

Ответ: b) $Na₂CO₃$.