Номер 12, страница 35 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

12. В чём сходство и различие диссоциации солей $K_3PO_4$, $K_2HPO_4$ и $KH_2PO_4$?

Сходство диссоциации солей K₃PO₄, K₂HPO₄ и KH₂PO₄

Все три соли — фосфат калия ($K_3PO_4$), гидрофосфат калия ($K_2HPO_4$) и дигидрофосфат калия ($KH_2PO_4$) — являются солями, образованными сильным основанием (гидроксидом калия, $KOH$) и слабой трехосновной кислотой (ортофосфорной кислотой, $H_3PO_4$).

Сходства в их диссоциации заключаются в следующем:
- Все три соли являются сильными электролитами и в водных растворах практически полностью диссоциируют на ионы. Этот процесс называется первичной диссоциацией.
- В результате первичной диссоциации все три соли образуют катионы калия ($K^+$).
- Анионы, образующиеся при диссоциации ($PO_4^{3-}$, $HPO_4^{2-}$, $H_2PO_4^{-}$), являются производными ортофосфорной кислоты.

Таким образом, общим для всех трех солей является полный распад на ионы при растворении в воде, с обязательным образованием катионов калия.

Ответ: Сходство диссоциации солей $K_3PO_4$, $K_2HPO_4$ и $KH_2PO_4$ заключается в том, что все они являются сильными электролитами, полностью диссоциирующими на ионы в водном растворе (первичная диссоциация), при этом всегда образуются катионы калия ($K^+$).

Различие диссоциации солей K₃PO₄, K₂HPO₄ и KH₂PO₄

Различия в диссоциации этих солей обусловлены природой аниона, который образуется при первичной диссоциации, и его последующим поведением в растворе.

1. Фосфат калия, $K_3PO_4$ (средняя соль)

При растворении в воде диссоциирует в одну ступень с образованием катионов калия и фосфат-аниона:

$K_3PO_4 \rightarrow 3K^+ + PO_4^{3-}$

Фосфат-ион ($PO_4^{3-}$) является анионом слабой кислоты, поэтому он подвергается гидролизу по аниону, связывая протоны воды и образуя гидроксид-ионы ($OH^-$). Это приводит к созданию сильнощелочной среды в растворе. Гидролиз протекает ступенчато:
$PO_4^{3-} + H_2O \rightleftharpoons HPO_4^{2-} + OH^-$ (первая ступень, протекает в наибольшей степени)
$HPO_4^{2-} + H_2O \rightleftharpoons H_2PO_4^{-} + OH^-$ (вторая ступень)
$H_2PO_4^{-} + H_2O \rightleftharpoons H_3PO_4 + OH^-$ (третья ступень)

2. Гидрофосфат калия, $K_2HPO_4$ (кислая соль)

Диссоциирует с образованием катионов калия и гидрофосфат-аниона:

$K_2HPO_4 \rightarrow 2K^+ + HPO_4^{2-}$

Гидрофосфат-ион ($HPO_4^{2-}$) является амфотерным (амфипротным), то есть он может проявлять и кислотные, и основные свойства:
- Как кислота (вторичная диссоциация): $HPO_4^{2-} \rightleftharpoons H^+ + PO_4^{3-}$
- Как основание (гидролиз): $HPO_4^{2-} + H_2O \rightleftharpoons H_2PO_4^{-} + OH^-$

Для определения характера среды сравнивают константу кислотности ($K_{a3} \approx 4.2 \cdot 10^{-13}$) и константу основности ($K_b = K_w / K_{a2} = 10^{-14} / (6.2 \cdot 10^{-8}) \approx 1.6 \cdot 10^{-7}$). Так как $K_b > K_{a3}$, процесс гидролиза преобладает над диссоциацией, и раствор имеет щелочную среду.

3. Дигидрофосфат калия, $KH_2PO_4$ (кислая соль)

Диссоциирует с образованием катионов калия и дигидрофосфат-аниона:

$KH_2PO_4 \rightarrow K^+ + H_2PO_4^{-}$

Дигидрофосфат-ион ($H_2PO_4^{-}$) также является амфотерным:
- Как кислота (вторичная диссоциация): $H_2PO_4^{-} \rightleftharpoons H^+ + HPO_4^{2-}$
- Как основание (гидролиз): $H_2PO_4^{-} + H_2O \rightleftharpoons H_3PO_4 + OH^-$

Сравниваем константу кислотности ($K_{a2} \approx 6.2 \cdot 10^{-8}$) и константу основности ($K_b = K_w / K_{a1} = 10^{-14} / (7.5 \cdot 10^{-3}) \approx 1.3 \cdot 10^{-12}$). Так как $K_{a2} > K_b$, процесс диссоциации преобладает над гидролизом, и раствор имеет слабокислую среду.

Ответ: Различие заключается в анионах, образующихся при первичной диссоциации, и их дальнейшем поведении. Диссоциация $K_3PO_4$ даёт анион $PO_4^{3-}$, который подвергается гидролизу, создавая сильнощелочную среду. Диссоциация $K_2HPO_4$ даёт амфотерный анион $HPO_4^{2-}$, для которого гидролиз преобладает над диссоциацией, создавая щелочную среду. Диссоциация $KH_2PO_4$ даёт амфотерный анион $H_2PO_4^{-}$, для которого диссоциация преобладает над гидролизом, создавая слабокислую среду.