Лабораторный опыт 4, страница 76 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

Лабораторный опыт 4. Гидролиз солей

1. К 1 мл раствора нитрата калия прилейте фиолетовый раствор лакмуса. Изменяется ли окраска? Испытайте раствор нитрата калия другими выданными вам индикаторами и запишите в тетради их окраску.

2. Проделайте аналогичный опыт с растворами карбоната калия и хлорида цинка. Какую среду имеют растворы этих солей? Напишите уравнения реакций.

3. К раствору хлорида алюминия прилейте раствор карбоната натрия. Что наблюдается? Какое вещество выделяется в виде газа, а какое выпадает в осадок? Объясните наблюдаемые явления.

1. Решение

При добавлении фиолетового раствора лакмуса к раствору нитрата калия ($KNO_3$) окраска индикатора не изменится, он останется фиолетовым. Это происходит потому, что раствор нитрата калия имеет нейтральную среду.

Нитрат калия — это соль, образованная сильным основанием (гидроксидом калия $KOH$) и сильной кислотой (азотной кислотой $HNO_3$). В водном растворе эта соль полностью диссоциирует на ионы:

$KNO_3 \leftrightarrow K^+ + NO_3^-$

Ионы $K^+$ (катион сильного основания) и $NO_3^-$ (анион сильной кислоты) не взаимодействуют с молекулами воды, то есть не подвергаются гидролизу. В результате концентрация ионов водорода ($H^+$) и гидроксид-ионов ($OH^-$) в растворе остается такой же, как в чистой воде, и среда раствора является нейтральной ($pH \approx 7$).

Поэтому индикаторы в растворе нитрата калия будут иметь окраску, характерную для нейтральной среды:

• Лакмус – фиолетовый.
• Метиловый оранжевый (метилоранж) – оранжевый.
• Фенолфталеин – бесцветный.

Ответ: Окраска лакмуса не изменяется, так как раствор нитрата калия имеет нейтральную среду. Лакмус остается фиолетовым, метилоранж — оранжевым, фенолфталеин — бесцветным.

2. Решение

Раствор карбоната калия ($K_2CO_3$)

Карбонат калия — соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и слабой кислотой (угольной кислотой $H_2CO_3$). В водном растворе эта соль подвергается гидролизу по аниону ($CO_3^{2-}$).

Уравнение гидролиза в ионной форме (по первой ступени):

Сокращенное ионное уравнение: $CO_3^{2-} + H_2O \leftrightarrow HCO_3^- + OH^-$

Полное ионное уравнение: $2K^+ + CO_3^{2-} + H_2O \leftrightarrow 2K^+ + HCO_3^- + OH^-$

Молекулярное уравнение: $K_2CO_3 + H_2O \leftrightarrow KHCO_3 + KOH$

В результате гидролиза в растворе накапливаются гидроксид-ионы ($OH^-$), что создает щелочную среду ($pH > 7$). Индикаторы в таком растворе изменят свой цвет: лакмус станет синим, фенолфталеин — малиновым, метилоранж — желтым.

Раствор хлорида цинка ($ZnCl_2$)

Хлорид цинка — соль, образованная слабым основанием (гидроксидом цинка $Zn(OH)_2$) и сильной кислотой (соляной кислотой $HCl$). В водном растворе эта соль подвергается гидролизу по катиону ($Zn^{2+}$).

Уравнение гидролиза в ионной форме (по первой ступени):

Сокращенное ионное уравнение: $Zn^{2+} + H_2O \leftrightarrow Zn(OH)^+ + H^+$

Полное ионное уравнение: $Zn^{2+} + 2Cl^- + H_2O \leftrightarrow Zn(OH)^+ + Cl^- + H^+ + Cl^-$

Молекулярное уравнение: $ZnCl_2 + H_2O \leftrightarrow Zn(OH)Cl + HCl$

В результате гидролиза в растворе накапливаются ионы водорода ($H^+$), что создает кислую среду ($pH < 7$). Индикаторы в таком растворе изменят свой цвет: лакмус станет красным, метилоранж — розовым, а фенолфталеин останется бесцветным.

Ответ: Раствор карбоната калия имеет щелочную среду из-за гидролиза по аниону ($CO_3^{2-}$). Раствор хлорида цинка имеет кислую среду из-за гидролиза по катиону ($Zn^{2+}$). Уравнения реакций приведены выше.

3. Решение

При смешивании растворов хлорида алюминия ($AlCl_3$) и карбоната натрия ($Na_2CO_3$) наблюдается выпадение белого студенистого осадка и одновременное выделение бесцветного газа без запаха (вскипание). Это явление называется совместным или взаимным гидролизом.

Хлорид алюминия — соль слабого основания и сильной кислоты, ее раствор имеет кислую среду за счет гидролиза иона $Al^{3+}$. Карбонат натрия — соль сильного основания и слабой кислоты, ее раствор имеет щелочную среду за счет гидролиза иона $CO_3^{2-}$. При их смешивании гидролиз обоих ионов взаимно усиливается, так как продукты их гидролиза ($H^+$ и $OH^-$) реагируют друг с другом, смещая равновесие вправо. Процесс идет практически до конца.

В результате реакции образуется нерастворимый гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$) и неустойчивая угольная кислота ($H_2CO_3$), которая сразу разлагается на воду и углекислый газ ($CO_2$).

• Вещество, выпадающее в осадок, — гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$).
• Вещество, выделяющееся в виде газа, — диоксид углерода (углекислый газ, $CO_2$).

Уравнение реакции:

Молекулярное уравнение: $2AlCl_3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3CO_2\uparrow + 6NaCl$

Полное ионное уравнение: $2Al^{3+} + 6Cl^- + 6Na^+ + 3CO_3^{2-} + 3H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3CO_2\uparrow + 6Na^+ + 6Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение: $2Al^{3+} + 3CO_3^{2-} + 3H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3CO_2\uparrow$

Ответ: Наблюдается выпадение белого студенистого осадка и выделение газа. В осадок выпадает гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$), а в виде газа выделяется диоксид углерода ($CO_2$). Это происходит из-за совместного необратимого гидролиза ионов $Al^{3+}$ и $CO_3^{2-}$.