2-96. Смешали 10%-й раствор гидроксида калия массой 280 г и 10%-й раствор ортофосфорной кислоты массой 294 г. Вычислите массовые доли веществ в растворе после реакции. 2-109. Из данного перечня солей выберите те, которые в водных растворах подвергаются гидролизу: карбонат калия, фосфат калия, нитрат калия, нитрат ртути(II). Составьте уравнения гидролиза в молекулярной и в нонной формах. 2-114. Напишите уравнения реакций гидролиза: а) хлорида железа(III); б) нит-рата висмута(iII). 2-116. При смешивании растворов карбоната натрия и хлорида алюминия выпадает белый студенистый осадок и наблюдается появление пузырьков га-за. Объясните произошедшее явление. Запишите уравнение реакции в мо-лекулярной и в ионной формах.
Краткий ответ
2-96. После реакции образуются \(\mathrm{KH_2PO_4}\), \(\mathrm{K_2HPO_4}\) и вода:
\[ w(\mathrm{KH_2PO_4})=2{,}37\%,\quad w(\mathrm{K_2HPO_4})=6{,}06\%,\quad w(\mathrm{H_2O})=91{,}57\%. \]
2-109. Гидролизуются: карбонат калия, фосфат калия и нитрат ртути(II). Нитрат калия не гидролизуется.
2-114. \(\mathrm{FeCl_3}\) и \(\mathrm{Bi(NO_3)_3}\) гидролизуются по катиону, выделяя ионы \(\mathrm{H^+}\).
2-116. Образуются белый студенистый осадок \(\mathrm{Al(OH)_3}\) и газ \(\mathrm{CO_2}\).
2-96
Массы растворённых веществ:
\[ m(\mathrm{KOH})=280\cdot 0{,}10=28\text{ г}, \]
\[ m(\mathrm{H_3PO_4})=294\cdot 0{,}10=29{,}4\text{ г}. \]
Количество веществ:
\[ n(\mathrm{KOH})=\frac{28}{56}=0{,}5\text{ моль}, \]
\[ n(\mathrm{H_3PO_4})=\frac{29{,}4}{98}=0{,}3\text{ моль}. \]
Соотношение соответствует уравнению:
\[ 3\mathrm{H_3PO_4}+5\mathrm{KOH} \rightarrow \mathrm{KH_2PO_4}+2\mathrm{K_2HPO_4}+5\mathrm{H_2O}. \]
Следовательно:
\[ n(\mathrm{KH_2PO_4})=0{,}1\text{ моль}, \]
\[ n(\mathrm{K_2HPO_4})=0{,}2\text{ моль}, \]
\[ n(\mathrm{H_2O})=0{,}5\text{ моль}. \]
Массы солей:
\[ m(\mathrm{KH_2PO_4})=0{,}1\cdot136=13{,}6\text{ г}, \]
\[ m(\mathrm{K_2HPO_4})=0{,}2\cdot174=34{,}8\text{ г}. \]
Масса воды:
\[ m(\mathrm{H_2O})=(280-28)+(294-29{,}4)+0{,}5\cdot18 =525{,}6\text{ г}. \]
Общая масса раствора:
\[ m_{\text{р-ра}}=280+294=574\text{ г}. \]
| Вещество | Масса, г | Массовая доля |
|---|---|---|
| \(\mathrm{KH_2PO_4}\) | \(13{,}6\) | \(2{,}37\%\) |
| \(\mathrm{K_2HPO_4}\) | \(34{,}8\) | \(6{,}06\%\) |
| \(\mathrm{H_2O}\) | \(525{,}6\) | \(91{,}57\%\) |
Проверка:
\[ 2{,}37+6{,}06+91{,}57=100\%. \]
2-109
Гидролизуется ион, образованный слабым электролитом.
- \(\mathrm{K_2CO_3}\): гидролизуется ион \(\mathrm{CO_3^{2-}}\), так как он является остатком слабой угольной кислоты.
- \(\mathrm{K_3PO_4}\): гидролизуется ион \(\mathrm{PO_4^{3-}}\), так как он является остатком слабой фосфорной кислоты.
- \(\mathrm{KNO_3}\): не гидролизуется; образован сильным основанием и сильной кислотой.
- \(\mathrm{Hg(NO_3)_2}\): гидролизуется катион \(\mathrm{Hg^{2+}}\), связанный со слабым основанием \(\mathrm{Hg(OH)_2}\).
Карбонат калия
Молекулярное уравнение:
\[ \mathrm{K_2CO_3+H_2O \rightleftharpoons KHCO_3+KOH}. \]
Сокращённое ионное уравнение:
\[ \mathrm{CO_3^{2-}+H_2O \rightleftharpoons HCO_3^-+OH^-}. \]
Фосфат калия
Молекулярное уравнение:
\[ \mathrm{K_3PO_4+H_2O \rightleftharpoons K_2HPO_4+KOH}. \]
Сокращённое ионное уравнение:
\[ \mathrm{PO_4^{3-}+H_2O \rightleftharpoons HPO_4^{2-}+OH^-}. \]
Нитрат ртути(II)
Молекулярное уравнение:
\[ \mathrm{Hg(NO_3)_2+H_2O \rightleftharpoons Hg(OH)NO_3+HNO_3}. \]
Сокращённое ионное уравнение:
\[ \mathrm{Hg^{2+}+H_2O \rightleftharpoons [HgOH]^++H^+}. \]
2-114
Ионы \(\mathrm{Fe^{3+}}\) и \(\mathrm{Bi^{3+}}\) гидролизуются по катиону. Обычно записывают первую ступень гидролиза.
а) Хлорид железа(III)
Молекулярное уравнение:
\[ \mathrm{FeCl_3+H_2O \rightleftharpoons Fe(OH)Cl_2+HCl}. \]
Ионное уравнение:
\[ \mathrm{Fe^{3+}+H_2O \rightleftharpoons [FeOH]^{2+}+H^+}. \]
б) Нитрат висмута(III)
Молекулярное уравнение:
\[ \mathrm{Bi(NO_3)_3+H_2O \rightleftharpoons Bi(OH)(NO_3)_2+HNO_3}. \]
Ионное уравнение:
\[ \mathrm{Bi^{3+}+H_2O \rightleftharpoons [BiOH]^{2+}+H^+}. \]
При глубоком гидролизе суммарно можно записать:
\[ \mathrm{FeCl_3+3H_2O \rightleftharpoons Fe(OH)_3\downarrow+3HCl}, \]
\[ \mathrm{Bi(NO_3)_3+3H_2O \rightleftharpoons Bi(OH)_3\downarrow+3HNO_3}. \]
2-116
Ион \(\mathrm{Al^{3+}}\) гидролизуется с образованием ионов \(\mathrm{H^+}\):
\[ \mathrm{Al^{3+}+3H_2O \rightleftharpoons Al(OH)_3\downarrow+3H^+}. \]
Ионы \(\mathrm{H^+}\) реагируют с карбонат-ионами:
\[ \mathrm{CO_3^{2-}+2H^+\rightarrow CO_2\uparrow+H_2O}. \]
Поэтому образуются:
- белый студенистый осадок \(\mathrm{Al(OH)_3}\);
- пузырьки углекислого газа \(\mathrm{CO_2}\).
Молекулярное уравнение:
\[ \boxed{ \mathrm{2AlCl_3+3Na_2CO_3+3H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow+3CO_2\uparrow+6NaCl} } \]
Сокращённое ионное уравнение:
\[ \boxed{ \mathrm{2Al^{3+}+3CO_3^{2-}+3H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow+3CO_2\uparrow} } \]
Реакция идёт до конца, потому что образуются осадок и газ.
Обсуждение
2 сообщенияГде решение?
Вот решения всех четырёх заданий.
2-96
Найдём количества веществ:
\[ m(\mathrm{KOH})=0{,}10\cdot280=28\text{ г}, \qquad n(\mathrm{KOH})=\frac{28}{56}=0{,}5\text{ моль}. \]
\[ m(\mathrm{H_3PO_4})=0{,}10\cdot294=29{,}4\text{ г}, \qquad n(\mathrm{H_3PO_4})=\frac{29{,}4}{98}=0{,}3\text{ моль}. \]
Соотношение веществ:
\[ n(\mathrm{KOH}):n(\mathrm{H_3PO_4})=0{,}5:0{,}3=5:3. \]
Происходит неполная нейтрализация:
\[ 3\mathrm{H_3PO_4}+5\mathrm{KOH} \rightarrow \mathrm{KH_2PO_4}+2\mathrm{K_2HPO_4}+5\mathrm{H_2O}. \]
Следовательно:
\[ n(\mathrm{KH_2PO_4})=0{,}1\text{ моль}, \qquad n(\mathrm{K_2HPO_4})=0{,}2\text{ моль}. \]
Массы солей:
\[ m(\mathrm{KH_2PO_4})=0{,}1\cdot136=13{,}6\text{ г}, \]
\[ m(\mathrm{K_2HPO_4})=0{,}2\cdot174=34{,}8\text{ г}. \]
Масса образовавшейся воды:
\[ m(\mathrm{H_2O})=0{,}5\cdot18=9\text{ г}. \]
Воды было в исходных растворах:
\[ (280-28)+(294-29{,}4)=516{,}6\text{ г}. \]
После реакции:
\[ m(\mathrm{H_2O})=516{,}6+9=525{,}6\text{ г}. \]
Общая масса раствора:
\[ m_{\text{р-ра}}=280+294=574\text{ г}. \]
Массовые доли:
\[ \omega(\mathrm{KH_2PO_4})= \frac{13{,}6}{574}\cdot100\%\approx2{,}37\%; \]
\[ \omega(\mathrm{K_2HPO_4})= \frac{34{,}8}{574}\cdot100\%\approx6{,}06\%; \]
\[ \omega(\mathrm{H_2O})= \frac{525{,}6}{574}\cdot100\%\approx91{,}57\%. \]
Ответ:
\[
\boxed{\omega(\mathrm{KH_2PO_4})=2{,}37\%,\quad
\omega(\mathrm{K_2HPO_4})=6{,}06\%,\quad
\omega(\mathrm{H_2O})=91{,}57\%}.
\]
2-109
Гидролизуются:
- карбонат калия \(\mathrm{K_2CO_3}\);
- фосфат калия \(\mathrm{K_3PO_4}\);
- нитрат ртути(II) \(\mathrm{Hg(NO_3)_2}\).
Нитрат калия \(\mathrm{KNO_3}\) не гидролизуется, так как образован сильным основанием и сильной кислотой.
Покажем первую, наиболее заметную, ступень гидролиза.
1. Карбонат калия
Молекулярное уравнение:
\[ \mathrm{K_2CO_3+H_2O\rightleftharpoons KHCO_3+KOH}. \]
Ионное уравнение:
\[ \mathrm{CO_3^{2-}+H_2O\rightleftharpoons HCO_3^-+OH^-}. \]
2. Фосфат калия
Молекулярное уравнение:
\[ \mathrm{K_3PO_4+H_2O\rightleftharpoons K_2HPO_4+KOH}. \]
Ионное уравнение:
\[ \mathrm{PO_4^{3-}+H_2O\rightleftharpoons HPO_4^{2-}+OH^-}. \]
3. Нитрат ртути(II)
Молекулярное уравнение:
\[ \mathrm{Hg(NO_3)_2+H_2O\rightleftharpoons Hg(OH)NO_3+HNO_3}. \]
Ионное уравнение:
\[ \mathrm{Hg^{2+}+H_2O\rightleftharpoons HgOH^++H^+}. \]
2-114
Гидролиз солей многозарядных катионов протекает ступенчато. Запишем первую ступень.
а) Хлорид железа(III)
Молекулярное уравнение:
\[ \mathrm{FeCl_3+H_2O\rightleftharpoons Fe(OH)Cl_2+HCl}. \]
Ионное уравнение:
\[ \mathrm{Fe^{3+}+H_2O\rightleftharpoons FeOH^{2+}+H^+}. \]
Суммарно гидролиз можно представить так:
\[ \mathrm{FeCl_3+3H_2O\rightleftharpoons Fe(OH)_3\downarrow+3HCl}. \]
б) Нитрат висмута(III)
Молекулярное уравнение:
\[ \mathrm{Bi(NO_3)_3+H_2O\rightleftharpoons Bi(OH)(NO_3)_2+HNO_3}. \]
Ионное уравнение:
\[ \mathrm{Bi^{3+}+H_2O\rightleftharpoons BiOH^{2+}+H^+}. \]
Суммарно:
\[ \mathrm{Bi(NO_3)_3+3H_2O\rightleftharpoons Bi(OH)_3\downarrow+3HNO_3}. \]
2-116
Ионы алюминия гидролизуются:
\[ \mathrm{Al^{3+}+3H_2O\rightleftharpoons Al(OH)_3\downarrow+3H^+}. \]
Образующиеся ионы водорода реагируют с карбонат-ионами:
\[ \mathrm{CO_3^{2-}+2H^+\rightarrow CO_2\uparrow+H_2O}. \]
Поэтому вместо карбоната алюминия образуются студенистый осадок \(\mathrm{Al(OH)_3}\) и углекислый газ \(\mathrm{CO_2}\).
Молекулярное уравнение:
\[ \boxed{ 3\mathrm{Na_2CO_3}+2\mathrm{AlCl_3}+3\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{Al(OH)_3}\downarrow+3\mathrm{CO_2}\uparrow+6\mathrm{NaCl} } \]
Сокращённое ионное уравнение:
\[ \boxed{ 2\mathrm{Al^{3+}}+3\mathrm{CO_3^{2-}}+3\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{Al(OH)_3}\downarrow+3\mathrm{CO_2}\uparrow } \]
Белый студенистый осадок — \(\mathrm{Al(OH)_3}\), пузырьки газа — \(\mathrm{CO_2}\).
