Номер 752, страница 124 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

752. *При полном гидролизе средней соли образовались соединения $H_2X$ и $Y(OH)_3$, массовая доля водорода в составе $H_2X$ равна 0,05915, а массовая доля Y в $Y(OH)_3$ — 0,3459. Установите формулу соли. Составьте уравнение её гидролиза в молекулярной форме.

Дано:

Продукты полного гидролиза средней соли: $H_2X$ и $Y(OH)_3$

Массовая доля водорода в $H_2X$: $\omega(H) = 0.05915$

Массовая доля элемента Y в $Y(OH)_3$: $\omega(Y) = 0.3459$

Найти:

Формулу соли, уравнение ее гидролиза.

Решение:

Установите формулу соли.

1. Определим неизвестный элемент X, входящий в состав кислоты $H_2X$.

Массовая доля элемента в соединении вычисляется по формуле: $\omega(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(соед.)}$, где $n$ – число атомов элемента, $Ar(Э)$ – его относительная атомная масса, $Mr(соед.)$ – относительная молекулярная масса соединения.

Для соединения $H_2X$ массовая доля водорода $\omega(H)$ равна:

$\omega(H) = \frac{2 \cdot Ar(H)}{Mr(H_2X)}$

Выразим отсюда относительную молекулярную массу $H_2X$, приняв $Ar(H) \approx 1$ г/моль:

$Mr(H_2X) = \frac{2 \cdot Ar(H)}{\omega(H)} = \frac{2 \cdot 1}{0.05915} \approx 33.81$

Относительная молекулярная масса $H_2X$ также равна $Mr(H_2X) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(X)$.

Найдем относительную атомную массу элемента $X$:

$Ar(X) = Mr(H_2X) - 2 \cdot Ar(H) = 33.81 - 2 = 31.81$

В Периодической системе Д.И. Менделеева элемент с атомной массой, близкой к 32, — это сера (S). Следовательно, кислота, образующаяся при гидролизе, — это сероводород $H_2S$, а кислотный остаток — сульфид-ион $S^{2-}$.

2. Определим неизвестный элемент Y, входящий в состав основания $Y(OH)_3$.

Массовая доля элемента $Y$ в гидроксиде $Y(OH)_3$ равна:

$\omega(Y) = \frac{Ar(Y)}{Mr(Y(OH)_3)}$

Относительная молекулярная масса $Y(OH)_3$ равна: $Mr(Y(OH)_3) = Ar(Y) + 3 \cdot (Ar(O) + Ar(H)) = Ar(Y) + 3 \cdot (16 + 1) = Ar(Y) + 51$.

Подставим известные значения в формулу для массовой доли и решим уравнение относительно $Ar(Y)$:

$0.3459 = \frac{Ar(Y)}{Ar(Y) + 51}$

$0.3459 \cdot (Ar(Y) + 51) = Ar(Y)$

$0.3459 \cdot Ar(Y) + 17.6409 = Ar(Y)$

$17.6409 = Ar(Y) - 0.3459 \cdot Ar(Y)$

$17.6409 = 0.6541 \cdot Ar(Y)$

$Ar(Y) = \frac{17.6409}{0.6541} \approx 26.97$

Элемент с атомной массой, близкой к 27, — это алюминий (Al). Следовательно, основание, образующееся при гидролизе, — это гидроксид алюминия $Al(OH)_3$, а катион металла — $Al^{3+}$.

3. Составим формулу соли.

Соль образована катионом алюминия $Al^{3+}$ и сульфид-анионом $S^{2-}$. Для составления формулы нейтральной соли необходимо, чтобы суммарный заряд катионов был равен суммарному заряду анионов. Наименьшее общее кратное для зарядов 3 и 2 равно 6. Следовательно, формула соли будет содержать 2 катиона алюминия и 3 сульфид-аниона.

Ответ: Формула соли — $Al_2S_3$.

Составьте уравнение её гидролиза в молекулярной форме.

Полный необратимый гидролиз сульфида алюминия $Al_2S_3$ происходит потому, что оба продукта реакции являются слабыми электролитами и уходят из сферы реакции: гидроксид алюминия $Al(OH)_3$ выпадает в осадок, а сероводород $H_2S$ выделяется в виде газа.

Запишем схему реакции и уравняем ее, расставляя коэффициенты:

$Al_2S_3 + H_2O \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + H_2S\uparrow$

Уравняем количество атомов Al и S:

$Al_2S_3 + H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow$

Теперь уравняем количество атомов H и O. В правой части находится $2 \cdot 3 + 3 \cdot 2 = 12$ атомов водорода и $2 \cdot 3 = 6$ атомов кислорода. Следовательно, в левой части необходимо взять 6 молекул воды.

Итоговое уравнение реакции:

$Al_2S_3 + 6H_2O = 2Al(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow$

Ответ: $Al_2S_3 + 6H_2O = 2Al(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow$.