Страница 41 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

5. Гидролиз соли и по катиону, и по аниону — это гидролиз соли, образованной ______ основанием и ______ кислотой. В результате гидролиз протекает до конца:

$Al_2S_3 + H_2O = \underline{\quad\quad\quad} + \underline{\quad\quad\quad}$

Данный вопрос состоит из двух частей: теоретического определения и практического задания в виде химического уравнения.

1. Заполнение пропусков в определении

Гидролиз соли — это реакция её ионов с водой, в результате которой образуется слабый электролит (слабая кислота или слабое основание).

Гидролиз протекает по катиону, если соль образована катионом от слабого основания (например, $Al^{3+}$, $Fe^{3+}$, $NH_4^+$). Катион связывает гидроксид-ионы ($OH^−$) из воды.

Гидролиз протекает по аниону, если соль образована анионом от слабой кислоты (например, $S^{2−}$, $CO_3^{2−}$, $CH_3COO^−$). Анион связывает ионы водорода ($H^+$) из воды.

Когда соль образована одновременно и слабым основанием, и слабой кислотой, происходит совместный гидролиз — и по катиону, и по аниону. В этом случае реакция, как правило, протекает практически до конца (необратимо), так как оба иона соли связывают компоненты воды, смещая равновесие вправо.

Таким образом, в пропуски необходимо вставить слова «слабым» и «слабой».

2. Завершение уравнения реакции

Реакция гидролиза сульфида алюминия ($Al_2S_3$) является примером полного, необратимого гидролиза.

Сульфид алюминия $Al_2S_3$ образован катионом алюминия $Al^{3+}$ (от слабого основания $Al(OH)_3$) и сульфид-анионом $S^{2−}$ (от слабой кислоты $H_2S$).

При взаимодействии с водой катион алюминия образует нерастворимый гидроксид алюминия $Al(OH)_3$, а сульфид-анион — летучий сероводород $H_2S$. Поскольку оба продукта являются слабыми электролитами и уходят из сферы реакции (один в виде осадка, другой в виде газа), гидролиз протекает до конца.

Запишем и уравняем реакцию:
Исходные вещества: $Al_2S_3$ и $H_2O$.
Продукты: $Al(OH)_3$ и $H_2S$.
Схема: $Al_2S_3 + H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + H_2S$

Для балансировки уравнения:
1. Уравниваем алюминий (Al): слева 2 атома, ставим коэффициент 2 перед $Al(OH)_3$.
$Al_2S_3 + H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 + H_2S$
2. Уравниваем серу (S): слева 3 атома, ставим коэффициент 3 перед $H_2S$.
$Al_2S_3 + H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 + 3H_2S$
3. Уравниваем кислород (O) и водород (H). Справа: $2 \times 3 = 6$ атомов O и $2 \times 3 + 3 \times 2 = 12$ атомов H. Следовательно, слева необходимо 6 молекул воды ($6H_2O$).

Итоговое уравнение: $Al_2S_3 + 6H_2O = 2Al(OH)_3 + 3H_2S$.

Ответ:

Гидролиз соли и по катиону, и по аниону — это гидролиз соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой. В результате гидролиз протекает до конца:
$Al_2S_3 + 6H_2O = 2Al(OH)_3 + 3H_2S$

Соли, образованные основанием и кислотой, гидролизу не подвергаются: $pH = 7$, среда.

Решение

Вопрос касается гидролиза солей. Гидролиз — это реакция ионного обмена между ионами соли и водой, в результате которой среда раствора может становиться кислой или щелочной. В данном задании указано, что соли «гидролизу не подвергаются», а $pH$ их водных растворов равен 7.

Это условие характерно исключительно для солей, образованных одновременно сильным основанием и сильной кислотой. Разберем, почему это так:

1. Сильные основания (например, $NaOH$, $KOH$) и сильные кислоты (например, $HCl$, $HNO_3$) в воде полностью диссоциируют на ионы. Соль, образованная в результате их реакции (например, $NaCl$ из $NaOH$ и $HCl$), также является сильным электролитом и в воде распадается на катион сильного основания ($Na^+$) и анион сильной кислоты ($Cl^-$).

2. Катионы сильных оснований и анионы сильных кислот являются очень слабыми сопряженными кислотами и основаниями соответственно. Поэтому они не вступают в реакцию гидролиза с молекулами воды, то есть не связывают ионы $H^+$ или $OH^-$.

3. В результате концентрации ионов водорода ($H^+$) и гидроксид-ионов ($OH^-$) в растворе остаются равными, как и в чистой воде. Такая среда называется нейтральной, а ее водородный показатель $pH = 7$ (при 25°C).

Таким образом, для завершения утверждения в задании, необходимо вставить слова, описывающие сильное основание, сильную кислоту и нейтральную среду, поставив их в нужную грамматическую форму.

Ответ:

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергаются: $pH = 7$, среда нейтральная.

Часть II

1. Хлорид железа(III) — это соль

1) сильного основания и слабой кислоты

2) слабого основания и сильной кислоты

3) сильного основания и сильной кислоты

4) слабого основания и слабой кислоты

Ответ: ☐

Хлорид железа гидролизуется по

Уравнения гидролиза:

ионное ________

молекулярное ________

1. Хлорид железа(III) — это соль

Хлорид железа(III) ($FeCl_3$) — это соль, образованная катионом металла ($Fe^{3+}$) и анионом кислотного остатка ($Cl^{-}$). Чтобы определить тип соли, необходимо установить силу основания и кислоты, из которых она образована.
1. Основание, соответствующее катиону $Fe^{3+}$, — это гидроксид железа(III), $Fe(OH)_3$. Это нерастворимое в воде вещество, являющееся слабым основанием.
2. Кислота, соответствующая аниону $Cl^{-}$, — это соляная (хлороводородная) кислота, $HCl$. Это сильная кислота.
Следовательно, хлорид железа(III) — это соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой.
Ответ: 2

Хлорид железа гидролизуется по

Гидролиз соли — это ее взаимодействие с водой, приводящее к образованию слабого электролита. Гидролизу подвергаются ионы, образующие этот слабый электролит. В данном случае хлорид железа(III) образован слабым основанием ($Fe(OH)_3$) и сильной кислотой ($HCl$). Ион от слабого основания — это катион $Fe^{3+}$. Именно он будет взаимодействовать с водой.
Ион $Cl^{-}$ от сильной кислоты в реакции гидролиза не участвует.
Таким образом, гидролиз идет по катиону.
Ответ: катиону

Уравнения гидролиза:

Гидролиз хлорида железа(III) протекает по катиону $Fe^{3+}$ ступенчато. Приведем уравнения для первой ступени гидролиза.
ионное (сокращенное ионное уравнение):
$Fe^{3+} + H_2O \rightleftharpoons FeOH^{2+} + H^{+}$
молекулярное (уравнение в молекулярной форме):
$FeCl_3 + H_2O \rightleftharpoons Fe(OH)Cl_2 + HCl$
Ответ: ионное: $Fe^{3+} + H_2O \rightleftharpoons FeOH^{2+} + H^{+}$; молекулярное: $FeCl_3 + H_2O \rightleftharpoons Fe(OH)Cl_2 + HCl$

2. Фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет в растворе:

1) хлорида натрия

2) силиката натрия

3) сульфида железа(III)

4) нитрата железа(III)

Ответ:

Соль гидролизуется по ________

Уравнения гидролиза:

ионное ________

молекулярное ________

Решение

Фенолфталеин — это кислотно-основный индикатор, который приобретает малиновую окраску в щелочной среде (при $pH > 8.2$). Следовательно, необходимо найти соль, водный раствор которой имеет щелочную реакцию среды из-за гидролиза.

Проанализируем предложенные соли:

1) Хлорид натрия ($NaCl$) — соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HCl$). Гидролизу не подвергается, среда раствора нейтральная ($pH \approx 7$). Фенолфталеин будет бесцветным.

2) Силикат натрия ($Na_2SiO_3$) — соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и слабой кремниевой кислотой ($H_2SiO_3$). Такая соль гидролизуется по аниону, что приводит к накоплению гидроксид-ионов ($OH^-$) в растворе и созданию щелочной среды ($pH > 7$). В этой среде фенолфталеин окрасится в малиновый цвет.

3) Сульфид железа(III) ($Fe_2S_3$) — соль, образованная слабым основанием ($Fe(OH)_3$) и слабой кислотой ($H_2S$). Эта соль подвергается полному и необратимому гидролизу с образованием осадка и выделением газа, практически нерастворима в воде.

4) Нитрат железа(III) ($Fe(NO_3)_3$) — соль, образованная слабым основанием ($Fe(OH)_3$) и сильной азотной кислотой ($HNO_3$). Гидролизуется по катиону, что приводит к созданию кислой среды ($pH < 7$). Фенолфталеин будет бесцветным.

Таким образом, малиновую окраску фенолфталеин даст в растворе силиката натрия.

Ответ: 2

Соль гидролизуется по аниону.

Силикат натрия ($Na_2SiO_3$) образован сильным основанием ($NaOH$) и слабой кислотой ($H_2SiO_3$). Гидролиз всегда протекает по иону, который соответствует слабому электролиту, в данном случае — по силикат-аниону ($SiO_3^{2-}$).

Ответ: по аниону.

Уравнения гидролиза:

Гидролиз силиката натрия является ступенчатым. Запишем уравнения для первой ступени, которая вносит основной вклад в создание щелочной среды.

ионное
$SiO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HSiO_3^{-} + OH^-$

молекулярное
$Na_2SiO_3 + H_2O \rightleftharpoons NaHSiO_3 + NaOH$

Ответ: ионное: $SiO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HSiO_3^{-} + OH^-$; молекулярное: $Na_2SiO_3 + H_2O \rightleftharpoons NaHSiO_3 + NaOH$.

3. Установите соответствие между типом гидролиза и формулой соли.

ТИП ГИДРОЛИЗА

А) по катиону

Б) по аниону

В) и по катиону, и по аниону

Г) не подвергается гидролизу

ФОРМУЛА СОЛИ

1) $K_2S$

2) $KNO_3$

3) $Cu(NO_3)_2$

4) $Cr_2S_3$

5) $AlCl_3$

6) $NaCl$

Ответ:

Запишите молекулярные и ионные уравнения реакций гидролиза.

Решение

Гидролиз соли — это реакция обменного взаимодействия ионов соли с молекулами воды, приводящая к образованию слабого электролита (слабой кислоты или слабого основания). Тип гидролиза зависит от силы кислоты и основания, образующих соль.

• Гидролиз по катиону происходит, если соль образована слабым основанием и сильной кислотой. Среда раствора кислая ($pH < 7$).
• Гидролиз по аниону происходит, если соль образована сильным основанием и слабой кислотой. Среда раствора щелочная ($pH > 7$).
• Гидролиз и по катиону, и по аниону происходит, если соль образована слабым основанием и слабой кислотой. Среда раствора может быть нейтральной, кислой или щелочной в зависимости от относительной силы кислоты и основания.
• Гидролизу не подвергаются соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой. Среда раствора нейтральная ($pH \approx 7$).

Проанализируем соли из списка:

1) $K_2S$ (сульфид калия) – соль сильного основания ($KOH$) и слабой кислоты ($H_2S$).

2) $KNO_3$ (нитрат калия) – соль сильного основания ($KOH$) и сильной кислоты ($HNO_3$).

3) $Cu(NO_3)_2$ (нитрат меди(II)) – соль слабого основания ($Cu(OH)_2$) и сильной кислоты ($HNO_3$).

4) $Cr_2S_3$ (сульфид хрома(III)) – соль слабого основания ($Cr(OH)_3$) и слабой кислоты ($H_2S$).

5) $AlCl_3$ (хлорид алюминия) – соль слабого основания ($Al(OH)_3$) и сильной кислоты ($HCl$).

6) $NaCl$ (хлорид натрия) – соль сильного основания ($NaOH$) и сильной кислоты ($HCl$).

А) по катиону

Гидролизу по катиону подвергаются соли слабого основания и сильной кислоты. Этому условию соответствуют $Cu(NO_3)_2$ (3) и $AlCl_3$ (5). Выберем $Cu(NO_3)_2$. Гидролиз идет по катиону меди $Cu^{2+}$, что приводит к подкислению раствора.

Молекулярное уравнение (I ступень):

$Cu(NO_3)_2 + H_2O \leftrightarrow CuOHNO_3 + HNO_3$

Полное ионное уравнение:

$Cu^{2+} + 2NO_3^- + H_2O \leftrightarrow CuOH^+ + NO_3^- + H^+ + NO_3^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$Cu^{2+} + H_2O \leftrightarrow CuOH^+ + H^+$

Ответ: 3

Б) по аниону

Гидролизу по аниону подвергаются соли сильного основания и слабой кислоты. Этому условию соответствует $K_2S$ (1). Гидролиз идет по сульфид-аниону $S^{2-}$, что приводит к подщелачиванию раствора.

Молекулярное уравнение (I ступень):

$K_2S + H_2O \leftrightarrow KHS + KOH$

Полное ионное уравнение:

$2K^+ + S^{2-} + H_2O \leftrightarrow K^+ + HS^- + K^+ + OH^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$S^{2-} + H_2O \leftrightarrow HS^- + OH^-$

Ответ: 1

В) и по катиону, и по аниону

Совместному гидролизу подвергаются соли слабого основания и слабой кислоты. Этому условию соответствует $Cr_2S_3$ (4). В данном случае гидролиз является полным и необратимым, так как оба продукта реакции — осадок $Cr(OH)_3$ и газ $H_2S$ — уходят из сферы реакции.

Молекулярное уравнение:

$Cr_2S_3 + 6H_2O \rightarrow 2Cr(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow$

Ионное уравнение:

$2Cr^{3+} + 3S^{2-} + 6H_2O \rightarrow 2Cr(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow$

Ответ: 4

Г) не подвергается гидролизу

Гидролизу не подвергаются соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой. Этому условию соответствуют $KNO_3$ (2) и $NaCl$ (6). Выберем $KNO_3$. Ни катион $K^+$, ни анион $NO_3^-$ с водой не реагируют, среда раствора остается нейтральной.

В водном растворе происходит только диссоциация на ионы:

$KNO_3 \xrightarrow{H_2O} K^+ + NO_3^-$

Ответ: 2

Заполненная таблица: