Номер 8, страница 76 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

*8. Имеются три раствора солей одинаковой концентрации: $\text{Na}_2\text{CO}_3$, $\text{NaCl}$, $\text{FeCl}_3$. Расположите их в порядке увеличения pH раствора. Ответ подтвердите ионными уравнениями.

Решение

Для того чтобы расположить растворы солей в порядке увеличения их водородного показателя (pH), необходимо определить среду каждого раствора. Среда раствора соли зависит от продуктов ее гидролиза. Гидролиз — это взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию слабого электролита и, как следствие, к изменению соотношения концентраций ионов $H^+$ и $OH^-$ в растворе.

Рассмотрим каждый раствор по отдельности.

$FeCl_3$ (хлорид железа(III))

Эта соль образована слабым основанием ($Fe(OH)_3$) и сильной кислотой ($HCl$). В таких случаях гидролиз протекает по катиону. При растворении в воде соль диссоциирует на ионы:

$FeCl_3 \rightarrow Fe^{3+} + 3Cl^-$

Катион железа ($Fe^{3+}$) взаимодействует с молекулами воды, что приводит к образованию ионов водорода ($H^+$) и смещению равновесия в кислую сторону. Процесс можно описать сокращенным ионным уравнением (по первой ступени):

$Fe^{3+} + H_2O \rightleftharpoons FeOH^{2+} + H^+$

Накопление ионов $H^+$ в растворе создает кислую среду, поэтому для раствора $FeCl_3$ значение $pH < 7$.

$NaCl$ (хлорид натрия)

Эта соль образована сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HCl$). Соли, образованные сильными кислотами и сильными основаниями, гидролизу не подвергаются, поскольку ни катион сильного основания ($Na^+$), ни анион сильной кислоты ($Cl^-$) не могут связать ионы $H^+$ или $OH^-$ из воды в слабый электролит.

$Na^+ + H_2O \not\rightleftharpoons$

$Cl^- + H_2O \not\rightleftharpoons$

В результате среда в растворе остается нейтральной, а концентрация ионов $H^+$ и $OH^-$ такой же, как в чистой воде. Для раствора $NaCl$ значение $pH = 7$.

$Na_2CO_3$ (карбонат натрия)

Эта соль образована сильным основанием ($NaOH$) и слабой кислотой ($H_2CO_3$). В этом случае гидролиз протекает по аниону. При растворении в воде соль диссоциирует:

$Na_2CO_3 \rightarrow 2Na^+ + CO_3^{2-}$

Карбонат-ион ($CO_3^{2-}$) является анионом слабой кислоты и вступает в реакцию с водой, образуя гидроксид-ионы ($OH^-$), что создает щелочную среду. Процесс описывается сокращенным ионным уравнением (по первой ступени):

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

Накопление ионов $OH^-$ в растворе создает щелочную среду, поэтому для раствора $Na_2CO_3$ значение $pH > 7$.

Таким образом, сравнивая значения pH для трех растворов, получаем следующую зависимость:

$pH(FeCl_3) < pH(NaCl) < pH(Na_2CO_3)$

Ответ: В порядке увеличения pH растворы солей располагаются в следующем ряду: $FeCl_3$, $NaCl$, $Na_2CO_3$.