Страница 35 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

5. Напишите уравнения электролитической диссоциации следующих веществ: бромида калия, иодоводородной кислоты, хлорида железа(III), сульфата натрия.

Электролитическая диссоциация — это процесс распада вещества (электролита) на ионы при его растворении в полярном растворителе (например, в воде) или при плавлении. Все перечисленные вещества являются сильными электролитами, поэтому в водных растворах они диссоциируют практически полностью (необратимо).

бромида калия

Бромид калия ($KBr$) — это соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($HBr$). Как сильный электролит, он полностью диссоциирует в водном растворе на катион калия и бромид-анион.

Уравнение диссоциации:

$KBr \rightarrow K^+ + Br^-$

Ответ: $KBr \rightarrow K^+ + Br^-$

иодоводородной кислоты

Иодоводородная кислота ($HI$) — одна из сильных кислот, поэтому является сильным электролитом и в воде полностью диссоциирует на катион водорода и иодид-анион.

Уравнение диссоциации:

$HI \rightarrow H^+ + I^-$

Ответ: $HI \rightarrow H^+ + I^-$

хлорида железа(III)

Хлорид железа(III) ($FeCl_3$) — это растворимая соль, образованная слабым основанием ($Fe(OH)_3$) и сильной кислотой ($HCl$). Как и большинство растворимых солей, является сильным электролитом. При растворении в воде диссоциирует на катион железа с зарядом +3 и три хлорид-аниона.

Уравнение диссоциации:

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

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

сульфата натрия

Сульфат натрия ($Na_2SO_4$) — это соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($H_2SO_4$). Является сильным электролитом и при растворении в воде диссоциирует на два катиона натрия и один сульфат-анион.

Уравнение диссоциации:

$Na_2SO_4 \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-}$

Ответ: $Na_2SO_4 \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-}$

6. В чём сходство и различие состава растворов хлорида калия и хлорида натрия? Назовите ионы, присутствующие в растворах этих веществ.

В чём сходство состава растворов хлорида калия и хлорида натрия

Сходство состава водных растворов хлорида калия ($KCl$) и хлорида натрия ($NaCl$) заключается в следующем:

• Общий растворитель: для обоих растворов растворителем является вода ($H_2O$).

• Тип химических соединений: оба вещества, $KCl$ и $NaCl$, являются солями, образованными сильными основаниями ($KOH$ и $NaOH$ соответственно) и сильной кислотой ($HCl$).

• Процесс диссоциации: оба вещества являются сильными электролитами и в воде практически полностью диссоциируют на ионы. Уравнения диссоциации:
$KCl \leftrightarrow K^+ + Cl^-$
$NaCl \leftrightarrow Na^+ + Cl^-$

• Наличие общего иона: в обоих растворах присутствует общий анион — хлорид-ион ($Cl^-$).

• Наличие ионов воды: в обоих растворах в очень малых количествах содержатся ионы водорода ($H^+$) и гидроксид-ионы ($OH^-$) в результате автодиссоциации воды ($H_2O \leftrightarrow H^+ + OH^-$).

• Среда раствора: так как обе соли образованы сильным основанием и сильной кислотой, они не подвергаются гидролизу, и среда их растворов нейтральная ($pH \approx 7$).

Ответ: Сходство растворов хлорида калия и хлорида натрия заключается в том, что оба являются водными растворами солей сильных электролитов, имеют нейтральную среду ($pH \approx 7$), содержат общий хлорид-ион ($Cl^-$) и незначительное количество ионов $H^+$ и $OH^-$, образующихся при диссоциации воды.

В чём различие состава растворов хлорида калия и хлорида натрия

Основное различие в составе этих растворов заключается в катионе металла, который входит в состав соли.

• В растворе хлорида калия присутствуют катионы калия ($K^+$).

• В растворе хлорида натрия присутствуют катионы натрия ($Na^+$).

Это различие в катионах (разный ионный радиус, заряд ядра, энергия гидратации) приводит к небольшим различиям в физических свойствах растворов (например, плотности, вязкости, температурах кипения и замерзания при одинаковой молярной концентрации).

Ответ: Различие состоит в том, что раствор хлорида калия содержит катионы калия ($K^+$), а раствор хлорида натрия — катионы натрия ($Na^+$).

Ионы, присутствующие в растворах этих веществ

С учётом полной диссоциации солей и частичной диссоциации воды в растворах находятся следующие ионы:

• В водном растворе хлорида калия присутствуют: катионы калия ($K^+$), хлорид-анионы ($Cl^-$) и, в очень малых концентрациях, ионы водорода ($H^+$) и гидроксид-ионы ($OH^-$).

• В водном растворе хлорида натрия присутствуют: катионы натрия ($Na^+$), хлорид-анионы ($Cl^-$) и, в очень малых концентрациях, ионы водорода ($H^+$) и гидроксид-ионы ($OH^-$).

Ответ: В растворе хлорида калия присутствуют ионы $K^+$, $Cl^-$, $H^+$, $OH^-$. В растворе хлорида натрия присутствуют ионы $Na^+$, $Cl^-$, $H^+$, $OH^-$.

7. Чему равна сумма коэффициентов перед формулами ионов в уравнениях электролитической диссоциации:

а) нитрата лития ($LiNO_3$);

б) хлорида бария ($BaCl_2$);

в) нитрита кальция ($Ca(NO_2)_2$);

г) сульфата цинка ($ZnSO_4$)?

Найти:

Сумму коэффициентов перед формулами ионов в уравнениях электролитической диссоциации для каждого из указанных веществ.

Решение:

Электролитическая диссоциация — это процесс распада электролитов (солей, кислот, оснований) на ионы при их растворении в воде или расплавлении. Чтобы найти сумму коэффициентов перед ионами, необходимо составить уравнение диссоциации для каждого вещества.

а) нитрата лития

Нитрат лития имеет химическую формулу $LiNO_3$. Это соль, образованная катионом лития $Li^+$ и нитрат-анионом $NO_3^-$.

Уравнение диссоциации:

$LiNO_3 \rightleftharpoons Li^+ + NO_3^-$

В правой части уравнения продуктами являются ионы. Коэффициент перед катионом лития $Li^+$ равен 1. Коэффициент перед нитрат-анионом $NO_3^-$ равен 1. Сумма коэффициентов перед ионами равна:

$1 + 1 = 2$

Ответ: 2

б) хлорида бария

Хлорид бария имеет химическую формулу $BaCl_2$. Эта соль образована катионом бария $Ba^{2+}$ и двумя хлорид-анионами $Cl^-$.

Уравнение диссоциации:

$BaCl_2 \rightleftharpoons Ba^{2+} + 2Cl^-$

В правой части уравнения коэффициент перед катионом бария $Ba^{2+}$ равен 1, а перед хлорид-анионами $Cl^-$ стоит коэффициент 2. Сумма коэффициентов перед ионами равна:

$1 + 2 = 3$

Ответ: 3

в) нитрита кальция

Нитрит кальция имеет химическую формулу $Ca(NO_2)_2$. Эта соль образована катионом кальция $Ca^{2+}$ и двумя нитрит-анионами $NO_2^-$.

Уравнение диссоциации:

$Ca(NO_2)_2 \rightleftharpoons Ca^{2+} + 2NO_2^-$

В правой части уравнения коэффициент перед катионом кальция $Ca^{2+}$ равен 1, а перед нитрит-анионами $NO_2^-$ стоит коэффициент 2. Сумма коэффициентов перед ионами равна:

$1 + 2 = 3$

Ответ: 3

г) сульфата цинка

Сульфат цинка имеет химическую формулу $ZnSO_4$. Эта соль образована катионом цинка $Zn^{2+}$ и сульфат-анионом $SO_4^{2-}$.

Уравнение диссоциации:

$ZnSO_4 \rightleftharpoons Zn^{2+} + SO_4^{2-}$

В правой части уравнения коэффициент перед катионом цинка $Zn^{2+}$ равен 1, и коэффициент перед сульфат-анионом $SO_4^{2-}$ также равен 1. Сумма коэффициентов перед ионами равна:

$1 + 1 = 2$

Ответ: 2

8. Среди перечисленных веществ укажите сильные и слабые электролиты: сероводородная кислота, азотистая кислота, гидроксид бария, гидрат аммиака, серная кислота, сульфат магния.

Для того чтобы разделить перечисленные вещества на сильные и слабые электролиты, необходимо определить их класс и способность к диссоциации в водном растворе. Электролиты — это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток за счет диссоциации на ионы. Сила электролита определяется степенью его диссоциации ($\alpha$).

• К сильным электролитам ($\alpha \approx 100\%$) относятся практически все растворимые соли, сильные кислоты (например, $H_2SO_4, HNO_3, HCl$) и сильные основания (щёлочи, например, $NaOH, KOH, Ba(OH)_2$).
• К слабым электролитам ($\alpha \ll 100\%$) относятся слабые кислоты (например, $H_2S, HNO_2, H_2CO_3$), слабые основания (например, $NH_3 \cdot H_2O$, нерастворимые гидроксиды) и вода.

Проанализируем каждое вещество из списка:

Сильные электролиты
В данной группе находятся вещества, которые в водном растворе практически полностью диссоциируют на ионы:
1. Гидроксид бария ($Ba(OH)_2$): является растворимым основанием (щёлочью), образованным щёлочноземельным металлом. Следовательно, это сильное основание и сильный электролит. Уравнение диссоциации: $Ba(OH)_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2OH^-$.
2. Серная кислота ($H_2SO_4$): относится к сильным неорганическим кислотам. По первой ступени диссоциирует полностью, что и определяет её как сильный электролит. Уравнение диссоциации по первой ступени: $H_2SO_4 \rightarrow H^+ + HSO_4^-$.
3. Сульфат магния ($MgSO_4$): является растворимой солью. Практически все растворимые соли — сильные электролиты. Уравнение диссоциации: $MgSO_4 \rightarrow Mg^{2+} + SO_4^{2-}$.

Слабые электролиты
В эту группу входят вещества, которые в водном растворе диссоциируют лишь в незначительной степени:
1. Сероводородная кислота ($H_2S$): является слабой кислотой. Её диссоциация в воде — обратимый процесс: $H_2S \rightleftharpoons H^+ + HS^-$.
2. Азотистая кислота ($HNO_2$): является слабой неорганической кислотой. Диссоциация протекает обратимо: $HNO_2 \rightleftharpoons H^+ + NO_2^-$.
3. Гидрат аммиака ($NH_3 \cdot H_2O$): является слабым основанием. В водном растворе существует равновесие, сильно смещённое в сторону недиссоциированных молекул: $NH_3 \cdot H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$.

Ответ: сильные электролиты – гидроксид бария, серная кислота, сульфат магния; слабые электролиты – сероводородная кислота, азотистая кислота, гидрат аммиака.

9. Определите степени окисления атомов в следующих кислотах: борная $H_3BO_3$, метафосфорная $(HPO_3)_n$, двухромовая $H_2Cr_2O_7$. Напишите уравнения ступенчатой диссоциации двухромовой кислоты, учитывая, что по первой ступени двухромовая кислота диссоциирует полностью, а по второй — частично.

Решение

Определение степеней окисления атомов в следующих кислотах

Для определения степеней окисления (с.о.) элементов в соединениях будем исходить из следующих правил: сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю; степень окисления водорода (H) в кислотах почти всегда равна +1; степень окисления кислорода (O) в кислотах и оксидах почти всегда равна -2.

1. Борная кислота $H_3BO_3$
Пусть степень окисления бора (B) равна $x$.
Составим уравнение, исходя из электронейтральности молекулы:
$3 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$
$3 + x - 6 = 0$
$x = +3$
Таким образом, степени окисления атомов: $\stackrel{+1}{H}_3\stackrel{+3}{B}\stackrel{-2}{O}_3$.

2. Метафосфорная кислота $(HPO_3)_n$
Определим с.о. для мономерного звена $HPO_3$. Пусть с.о. фосфора (P) равна $y$.
$1 \cdot (+1) + y + 3 \cdot (-2) = 0$
$1 + y - 6 = 0$
$y = +5$
Таким образом, степени окисления атомов в полимере: $(\stackrel{+1}{H}\stackrel{+5}{P}\stackrel{-2}{O}_3)_n$.

3. Двухромовая кислота $H_2Cr_2O_7$
Пусть с.о. хрома (Cr) равна $z$.
$2 \cdot (+1) + 2 \cdot z + 7 \cdot (-2) = 0$
$2 + 2z - 14 = 0$
$2z = 12$
$z = +6$
Таким образом, степени окисления атомов: $\stackrel{+1}{H}_2\stackrel{+6}{Cr}_2\stackrel{-2}{O}_7$.

Ответ: Степени окисления в борной кислоте: $\stackrel{+1}{H}_3\stackrel{+3}{B}\stackrel{-2}{O}_3$; в метафосфорной кислоте: $(\stackrel{+1}{H}\stackrel{+5}{P}\stackrel{-2}{O}_3)_n$; в двухромовой кислоте: $\stackrel{+1}{H}_2\stackrel{+6}{Cr}_2\stackrel{-2}{O}_7$.

Уравнения ступенчатой диссоциации двухромовой кислоты

Двухромовая кислота $H_2Cr_2O_7$ является двухосновной и диссоциирует в две ступени. Согласно условию, диссоциация по первой ступени полная (необратимый процесс), что характерно для сильных кислот, а по второй — частичная (обратимый процесс).

I ступень (полная диссоциация):
$H_2Cr_2O_7 \rightarrow H^+ + HCr_2O_7^-$

II ступень (частичная диссоциация):
$HCr_2O_7^- \rightleftharpoons H^+ + Cr_2O_7^{2-}$

Ответ:
I ступень: $H_2Cr_2O_7 \rightarrow H^+ + HCr_2O_7^-$
II ступень: $HCr_2O_7^- \rightleftharpoons H^+ + Cr_2O_7^{2-}$

10. В 1 л воды растворили 4,48 л аммиака (н. у.). Найдите массовую долю аммиака в полученном растворе.

Дано:
$V(H_2O) = 1$ л
$V(NH_3) = 4,48$ л (н. у.)

Найти:
$\omega(NH_3)$ — ?

Решение:

Массовая доля вещества в растворе ($\omega$) вычисляется по формуле:
$\omega(\text{вещества}) = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})}$

1. Найдем массу растворителя — воды. Плотность воды принимаем равной $1000$ г/л.
$m(H_2O) = V(H_2O) \cdot \rho(H_2O) = 1 \text{ л} \cdot 1000 \text{ г/л} = 1000 \text{ г}$

2. Найдем массу растворенного вещества — аммиака ($NH_3$). Для этого сначала вычислим количество вещества аммиака, используя молярный объем газов при нормальных условиях ($V_m = 22,4$ л/моль).
$n(NH_3) = \frac{V(NH_3)}{V_m} = \frac{4,48 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

Теперь рассчитаем молярную массу аммиака:
$M(NH_3) = M_r(N) + 3 \cdot M_r(H) = 14 + 3 \cdot 1 = 17 \text{ г/моль}$

Зная количество вещества и молярную массу, найдем массу аммиака:
$m(NH_3) = n(NH_3) \cdot M(NH_3) = 0,2 \text{ моль} \cdot 17 \text{ г/моль} = 3,4 \text{ г}$

3. Рассчитаем общую массу полученного раствора. Масса раствора равна сумме масс растворителя и растворенного вещества.
$m(\text{раствора}) = m(H_2O) + m(NH_3) = 1000 \text{ г} + 3,4 \text{ г} = 1003,4 \text{ г}$

4. Вычислим массовую долю аммиака в растворе.
$\omega(NH_3) = \frac{m(NH_3)}{m(\text{раствора})} = \frac{3,4 \text{ г}}{1003,4 \text{ г}} \approx 0,00339$

Чтобы выразить массовую долю в процентах, умножим полученное значение на 100%:
$\omega(NH_3) = 0,00339 \cdot 100\% \approx 0,339\%$

Ответ: массовая доля аммиака в полученном растворе составляет примерно $0,339\%$.

11. Дайте названия солей, формулы которых: $Na_2SO_3$, $(NH_4)_2S$, $KNO_2$, $CuSO_4$, $Cr(NO_3)_3$, $Ca(HCO_3)_2$, $NH_4HSO_4$. Напишите уравнения электролитической диссоциации каждой из этих солей.

$Na_2SO_3$

Название соли: сульфит натрия. Это средняя соль.

Уравнение электролитической диссоциации (протекает в одну стадию, т.к. это соль сильного основания и слабой кислоты, являющаяся сильным электролитом):

$Na_2SO_3 \rightarrow 2Na^+ + SO_3^{2-}$

Ответ: Название соли – сульфит натрия. Уравнение диссоциации: $Na_2SO_3 \rightarrow 2Na^+ + SO_3^{2-}$.

$(NH_4)_2S$

Название соли: сульфид аммония. Это средняя соль.

Уравнение электролитической диссоциации (протекает в одну стадию, т.к. это растворимая соль, сильный электролит):

$(NH_4)_2S \rightarrow 2NH_4^+ + S^{2-}$

Ответ: Название соли – сульфид аммония. Уравнение диссоциации: $(NH_4)_2S \rightarrow 2NH_4^+ + S^{2-}$.

$KNO_2$

Название соли: нитрит калия. Это средняя соль.

Уравнение электролитической диссоциации (протекает в одну стадию, т.к. это соль сильного основания и слабой кислоты, являющаяся сильным электролитом):

$KNO_2 \rightarrow K^+ + NO_2^-$

Ответ: Название соли – нитрит калия. Уравнение диссоциации: $KNO_2 \rightarrow K^+ + NO_2^-$.

$CuSO_4$

Название соли: сульфат меди(II). Это средняя соль.

Уравнение электролитической диссоциации (протекает в одну стадию, т.к. это растворимая соль, сильный электролит):

$CuSO_4 \rightarrow Cu^{2+} + SO_4^{2-}$

Ответ: Название соли – сульфат меди(II). Уравнение диссоциации: $CuSO_4 \rightarrow Cu^{2+} + SO_4^{2-}$.

$Cr(NO_3)_3$

Название соли: нитрат хрома(III). Это средняя соль.

Уравнение электролитической диссоциации (протекает в одну стадию, т.к. это растворимая соль, сильный электролит):

$Cr(NO_3)_3 \rightarrow Cr^{3+} + 3NO_3^-$

Ответ: Название соли – нитрат хрома(III). Уравнение диссоциации: $Cr(NO_3)_3 \rightarrow Cr^{3+} + 3NO_3^-$.

$Ca(HCO_3)_2$

Название соли: гидрокарбонат кальция. Это кислая соль.

Электролитическая диссоциация кислых солей протекает ступенчато. Диссоциация по первой ступени (как сильного электролита) протекает полностью:

$Ca(HCO_3)_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2HCO_3^-$

Диссоциация по второй ступени (диссоциация кислотного аниона) является обратимым процессом, так как гидрокарбонат-ион – анион слабой кислоты:

$HCO_3^- \rightleftharpoons H^+ + CO_3^{2-}$

В уравнении диссоциации соли обычно указывают первую, основную ступень.

Ответ: Название соли – гидрокарбонат кальция. Уравнение диссоциации: $Ca(HCO_3)_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2HCO_3^-$.

$NH_4HSO_4$

Название соли: гидросульфат аммония. Это кислая соль.

Диссоциация этой соли также протекает ступенчато. Первая ступень, диссоциация соли на ионы, протекает полностью:

$NH_4HSO_4 \rightarrow NH_4^+ + HSO_4^-$

Вторая ступень – диссоциация гидросульфат-иона. Этот ион является достаточно сильным электролитом, поэтому его диссоциация также протекает в значительной степени, но является равновесным процессом:

$HSO_4^- \rightleftharpoons H^+ + SO_4^{2-}$

В уравнении диссоциации соли обычно указывают первую ступень.

Ответ: Название соли – гидросульфат аммония. Уравнение диссоциации: $NH_4HSO_4 \rightarrow NH_4^+ + HSO_4^-$.

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.

Вспомните общее уравнение электролитической диссоциации кислот:

$H_n Acd = nH^+ + Acd^{n-}$

В растворах кислот присутствуют два типа ионов: одинаковые для всех кислот — катионы водорода и индивидуальные для каждой кислоты — анионы кислотного остатка. Какие ионы, образующиеся при диссоциации кислот, обусловливают их общие свойства?

Решение

Согласно теории электролитической диссоциации, свойства веществ в растворах определяются свойствами ионов, на которые они диссоциируют. Кислоты — это электролиты, которые при растворении в воде распадаются на ионы. Общее уравнение диссоциации кислоты можно записать так:

$H_n Acd \leftrightarrow nH^+ + Acd^{n-}$

Из этого уравнения видно, что при диссоциации любой кислоты образуются два типа ионов:

1. Катионы водорода ($H^+$).
2. Анионы кислотного остатка ($Acd^{n-}$).

Текст вопроса указывает, что катионы водорода ($H^+$) являются одинаковыми для всех кислот, в то время как анионы кислотного остатка ($Acd^{n-}$) индивидуальны для каждой кислоты. Например, для соляной кислоты это хлорид-ион ($Cl^-$), для серной — сульфат-ион ($SO_4^{2-}$), для азотной — нитрат-ион ($NO_3^-$).

Общие свойства — это свойства, характерные для всего класса соединений. Следовательно, они должны быть обусловлены наличием общего для всех представителей этого класса компонента. В случае кислот таким общим компонентом в растворе является катион водорода ($H^+$).

Именно катионы водорода определяют такие общие свойства кислот, как:

• кислый вкус;
• способность изменять цвет индикаторов (например, окрашивать лакмус в красный цвет);
• взаимодействие с металлами, стоящими в ряду активности до водорода;
• взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации) с образованием соли и воды.

Анионы кислотного остатка, в свою очередь, определяют специфические, индивидуальные свойства каждой конкретной кислоты (например, качественные реакции на сульфат-ионы для серной кислоты или на хлорид-ионы для соляной).

Ответ: общие свойства кислот обусловливают катионы водорода ($H^+$).