Номер 6, страница 52 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

6. Смешали растворы карбоната натрия и сульфата алюминия. При этом выделился газ и выпал осадок (объясните почему). Напишите уравнение реакции.

При смешивании водных растворов карбоната натрия ($Na_2CO_3$) и сульфата алюминия ($Al_2(SO_4)_3$) происходит не стандартная реакция обмена, а так называемый совместный необратимый гидролиз. Это явление объясняется тем, что в реакции участвуют соли, образованные:

• Сульфат алюминия ($Al_2(SO_4)_3$): соль, образованная слабой основой (гидроксидом алюминия, $Al(OH)_3$) и сильной кислотой (серной кислотой, $H_2SO_4$). В растворе катион $Al^{3+}$ подвергается гидролизу по катиону, создавая кислую среду.
• Карбонат натрия ($Na_2CO_3$): соль, образованная сильным основанием (гидроксидом натрия, $NaOH$) и слабой кислотой (угольной кислотой, $H_2CO_3$). В растворе анион $CO_3^{2-}$ подвергается гидролизу по аниону, создавая щелочную среду.

Когда эти два раствора смешивают, гидролиз одного иона усиливает гидролиз другого, и процесс идет до конца (становится необратимым). В результате образуются не карбонат алюминия, а продукты полного гидролиза:

1. Выпадение осадка: Ионы алюминия ($Al^{3+}$) реагируют с водой (точнее, с гидроксид-ионами $OH^-$ из-за гидролиза карбонат-иона), образуя нерастворимое основание — гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$). Это и есть наблюдаемый белый студенистый осадок.

2. Выделение газа: Карбонат-ионы ($CO_3^{2-}$) реагируют с водой (точнее, с ионами водорода $H^+$ из-за гидролиза иона алюминия), образуя слабую и неустойчивую угольную кислоту ($H_2CO_3$). Она немедленно разлагается на воду и углекислый газ ($CO_2$), который выделяется из раствора.

Суммарное молекулярное уравнение реакции, которое описывает эти процессы, выглядит так:

$Al_2(SO_4)_3 + 3 Na_2CO_3 + 3 H_2O \rightarrow 2 Al(OH)_3 \downarrow + 3 CO_2 \uparrow + 3 Na_2SO_4$

Ответ: Выделение газа и выпадение осадка обусловлено совместным необратимым гидролизом ионов алюминия и карбонат-ионов. Уравнение реакции: $Al_2(SO_4)_3 + 3 Na_2CO_3 + 3 H_2O \rightarrow 2 Al(OH)_3 \downarrow + 3 CO_2 \uparrow + 3 Na_2SO_4$.