С 4 по 6

Краткий ответ

4. По катиону (среда кислая): $\mathrm{Cu(NO_3)_2}$, $\mathrm{FeSO_4}$, $\mathrm{ZnCl_2}$, $\mathrm{NH_4Cl}$, $\mathrm{Al(NO_3)_3}$.
   По аниону (среда щелочная): $\mathrm{K_2S}$, $\mathrm{Na_2SiO_3}$.

5. а) $\mathrm{Li_2SiO_3 + H_2O}$;
   б) $\mathrm{MgBr_2 + H_2O}$;
   в) $\mathrm{Cr_2S_3 + 6H_2O}$.

6. $\mathrm{Al_2(SO_4)_3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3CO_2\uparrow + 3Na_2SO_4}$.
   Газ — $\mathrm{CO_2}$, осадок — $\mathrm{Al(OH)_3}$.

4. Гидролиз солей

Соли, гидролизующиеся по катиону (катион — от слабого основания, среда кислая):

• $\mathrm{Cu(NO_3)_2}$:
  $\mathrm{Cu^{2+} + H_2O \rightleftharpoons CuOH^+ + H^+}$
  молекулярно: $\mathrm{Cu(NO_3)_2 + H_2O \rightleftharpoons CuOHNO_3 + HNO_3}$

• $\mathrm{FeSO_4}$:
  $\mathrm{Fe^{2+} + H_2O \rightleftharpoons FeOH^+ + H^+}$
  (молекулярно можно записать через основную соль: $\mathrm{2FeSO_4 + 2H_2O \rightleftharpoons (FeOH)_2SO_4 + H_2SO_4}$)

• $\mathrm{ZnCl_2}$:
  $\mathrm{Zn^{2+} + H_2O \rightleftharpoons ZnOH^+ + H^+}$
  молекулярно: $\mathrm{ZnCl_2 + H_2O \rightleftharpoons ZnOHCl + HCl}$

• $\mathrm{NH_4Cl}$:
  $\mathrm{NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3\cdot H_2O + H^+}$
  молекулярно: $\mathrm{NH_4Cl + H_2O \rightleftharpoons NH_4OH + HCl}$

• $\mathrm{Al(NO_3)_3}$:
  $\mathrm{Al^{3+} + H_2O \rightleftharpoons AlOH^{2+} + H^+}$
  молекулярно: $\mathrm{Al(NO_3)_3 + H_2O \rightleftharpoons AlOH(NO_3)_2 + HNO_3}$

Соли, гидролизующиеся по аниону (анион — от слабой кислоты, среда щелочная):

• $\mathrm{K_2S}$:
  $\mathrm{S^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HS^- + OH^-}$
  молекулярно: $\mathrm{K_2S + H_2O \rightleftharpoons KHS + KOH}$

• $\mathrm{Na_2SiO_3}$:
  $\mathrm{SiO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HSiO_3^- + OH^-}$
  молекулярно: $\mathrm{Na_2SiO_3 + H_2O \rightleftharpoons NaHSiO_3 + NaOH}$

Во всех случаях записана первая ступень гидролиза: многозарядные ионы гидролизуются ступенчато, но в обычных условиях достаточно первой ступени.

5. Левые части уравнений

а) $\mathrm{Li_2SiO_3 + H_2O \rightleftharpoons LiHSiO_3 + LiOH}$
б) $\mathrm{MgBr_2 + H_2O \rightleftharpoons MgOHBr + HBr}$
в) $\mathrm{Cr_2S_3 + 6H_2O \rightarrow 2Cr(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow}$

Как восстановить левую часть:
Смотрим на продукты и понимаем, из какой соли они могли получиться:

• $\mathrm{LiHSiO_3 + LiOH}$ — это кислая соль и щелочь, значит, исходная соль образована сильным основанием $\mathrm{LiOH}$ и слабой кислотой $\mathrm{H_2SiO_3}$ — это $\mathrm{Li_2SiO_3}$.
• $\mathrm{MgOHBr + HBr}$ — основная соль и кислота, значит, исходная соль — $\mathrm{MgBr_2}$.
• $\mathrm{Cr(OH)_3 + H_2S}$ — гидроксид и слабая кислота, значит, исходная соль — $\mathrm{Cr_2S_3}$. Это совместный гидролиз по катиону и аниону, он идёт практически до конца, поэтому стрелка $\rightarrow$.

6. Почему выделился газ и выпал осадок

$\mathrm{Na_2CO_3}$ — соль сильного основания и слабой кислоты, гидролизуется по аниону:

$\mathrm{CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-}$

$\mathrm{Al_2(SO_4)_3}$ — соль слабого основания и сильной кислоты, гидролизуется по катиону:

$\mathrm{Al^{3+} + 3H_2O \rightleftharpoons Al(OH)_3 + 3H^+}$

При смешивании ионы $\mathrm{H^+}$ и $\mathrm{OH^-}$ связываются в воду, равновесия обоих гидролизов смещаются вправо. Гидролиз усиливается, идёт практически необратимо:

$\mathrm{2Al^{3+} + 3CO_3^{2-} + 3H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3CO_2\uparrow}$

Молекулярное уравнение:

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

Осадок — $\mathrm{Al(OH)_3}$, газ — $\mathrm{CO_2}$ (угольная кислота $\mathrm{H_2CO_3}$ распадается на $\mathrm{CO_2}$ и $\mathrm{H_2O}$).

Принцип, который стоит запомнить

1. Соль — продукт нейтрализации. Если катион образован слабым основанием, он связывает $\mathrm{OH^-}$ из воды — гидролиз по катиону, среда кислая.
2. Если анион образован слабой кислотой, он связывает $\mathrm{H^+}$ из воды — гидролиз по аниону, среда щелочная.
3. Ионы сильных электролитов ($\mathrm{Na^+}$, $\mathrm{K^+}$, $\mathrm{Cl^-}$, $\mathrm{NO_3^-}$, $\mathrm{SO_4^{2-}$}) с водой не реагируют.
4. Если соль образована слабым основанием и слабой кислотой, гидролиз идёт по обоим ионам и часто до конца — это совместный гидролиз.

Проверка: в уравнении 6 слева и справа совпадает число атомов $\mathrm{Al}$ (2), $\mathrm{C}$ (3), $\mathrm{Na}$ (6), $\mathrm{S}$ (3), $\mathrm{H}$ (6), $\mathrm{O}$ (24) — баланс сходится.