ГДЗ по химии, 10 класс, Еремин, номер 11.7: Гидролиз солей
Химия; углубленное обучение — Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Теренин В.И. и др.; под редакцией Лунина В.В.
Сергей Мишин, методист по химии Шпаргача обновлено 12 сентября 2026
Условие
Объясните причины выпадения в осадок средних карбонатов при действии избытка раствора карбоната натрия на соли щёлочноземельных металлов, основных солей — на соли цинка, свинца и меди, и гидроксидов — на соли железа(III), хрома(III) и алюминия.
Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.
Пошаговое решение
В данном задании требуется разобраться в химических процессах, происходящих при смешивании различных солей с раствором карбоната натрия (Na2CO3). Ключевым фактором здесь является гидролиз ионов металлов и последующее образование нерастворимых соединений. Мы рассмотрим три случая: выпадение средних карбонатов, основных солей и гидроксидов.
Шаг 1. Выпадение средних карбонатов щёлочноземельных металлов
Щёлочноземельные металлы (II группа главной подгруппы: Ca, Sr, Ba) образуют катионы с зарядом +2. Ионы этих металлов являются слабыми кислотами по Бренстеду-Лоури, но их гидролиз в водном растворе выражен очень слабо или практически отсутствует для Ca2+, Sr2+, Ba2+. Однако карбонат-ион CO2-3 из раствора Na2CO3 является сильным основанием (продукт гидролиза угольной кислоты).
При добавлении избытка Na2CO3 к соли щёлочноземельного металла (например, хлорида кальция CaCl2) происходит реакция обмена, приводящая к образованию малорастворимого карбоната:
CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaClИонное уравнение реакции:
Ca2++CO2-3→CaCO3↓Причина: Произведение растворимости (Kps) карбонатов щёлочноземельных металлов очень мало, поэтому они выпадают в осадок в виде средних солей. Гидролиз катиона металла не играет решающей роли в составе осадка, так как металл не склонен к сильному гидролизу до образования гидроксокомплексов или основных солей в данных условиях.
Шаг 2. Образование основных солей цинка, свинца и меди
Ионы Zn2+, Pb2+ и Cu2+ относятся к металлам с более высокой способностью к гидролизу, чем щёлочноземельные. Они являются катионами слабых оснований. В водном растворе эти ионы частично гидролизуются, образуя гидроксо-катионы:
M2++H2OrightleftharpoonsMOH++H+Карбонат-ион CO2-3 — это основание, которое активно связывает протоны H+, смещая равновесие гидролиза вправо. При взаимодействии с Na2CO3 образуется не просто карбонат, а основная соль, содержащая одновременно карбонатную и гидроксидную группы. Это связано с тем, что средние карбонаты этих металлов нестабильны или имеют тенденцию к частичному гидролизу даже в твердом состоянии/осадке.
Например, для меди(II):
2CuSO4+2Na2CO3+H2O→Cu2(OH)2CO3↓+2Na2SO4+CO2↑Образуется малахит — основная карбонатная соль меди. Аналогично для цинка образуется белая основная соль Zn5(CO3)2(OH)6 (или упрощенно записываемая как Zn(OH)2·ZnCO3), а для свинца — церуссит основной состав 2PbCO3·Pb(OH)2.
Причина: Сочетание способности катионов Zn2+, Pb2+, Cu2+ к гидролизу и наличия карбонат-иона приводит к совместному осаждению гидроксидной и карбонатной групп. Средний карбонат «вытягивает» воду из среды, замещая часть карбонат-ионов на гидроксид-ионы ради стабилизации кристаллической решетки.
Шаг 3. Выпадение гидроксидов железа(III), хрома(III) и алюминия
Катионы Fe3+, Cr3+ и Al3+ обладают высоким зарядом и малым радиусом, что делает их сильными кислотами Льюиса и вызывает глубокий гидролиз в водном растворе:
M3++3H2OrightleftharpoonsM(OH)3↓+3H+Карбонат-ион CO2-3 является достаточно сильным основанием, чтобы полностью нейтрализовать выделяющиеся ионы водорода H+, превращая угольную кислоту в углекислый газ и воду:
CO2-3+2H+→H2O+CO2↑Это необратимо смещает равновесие гидролиза катиона металла в сторону полного образования гидроксида. Карбонаты этих металлов (Fe2(CO3)3, Al2(CO3)3) в водных растворах не существуют, так как они подвергаются полному взаимному гидролизу.
Суммарное уравнение для хлорида алюминия:
2AlCl3+3Na2CO3+3H2O→2Al(OH)3↓+6NaCl+3CO2↑Аналогично протекает реакция для солей железа(III) и хрома(III).
Причина: Полное необратимое взаимное гидролиз. Ионы M3+ слишком сильно гидролизуются, а карбонат-ион слишком активен как акцептор протонов. В результате вместо карбоната выпадает гидроксид металла, а карбонатная часть уходит в виде газа CO2.
Итоговый вывод
Различие в продуктах реакции обусловлено степенью гидролиза катиона металла:
- Слабо гидролизующиеся катионы (Ca2+,Ba2+): Образуют средние карбонаты (MeCO3).
- Умеренно гидролизующиеся катионы (Zn2+,Cu2+,Pb2+): Образуют основные карбонаты (Mex(OH)y(CO3)z).
- Сильно гидролизующиеся катионы (Fe3+,Al3+,Cr3+): Подвергаются полному гидролизу, образуя гидроксиды (Me(OH)3) и выделяя CO2.
а) У щёлочноземельных металлов (Ca,Sr,Ba) катионы слабо гидролизуются, поэтому при действии Na2CO3 происходит обычная реакция обмена с образованием нерастворимых средних карбонатов (CaCO3 и др.).
б) Ионы Zn2+,Pb2+,Cu2+ подвержены умеренному гидролизу. Карбонат-ион связывает протоны, смещая равновесие, но полной замены карбонатной группы на гидроксидную не происходит, поэтому выпадают основные соли (например, Cu2(OH)2CO3).
в) Ионы Fe3+,Cr3+,Al3+ вызывают сильный гидролиз. Карбонат-ион выступает как сильное основание, полностью нейтрализуя среду и разлагая гипотетический карбонат через механизм полного взаимного гидролиза. В результате выпадают гидроксиды (Fe(OH)3 и др.), а CO2-3 переходит в CO2.
Решение построено на анализе степени гидролиза катионов металлов. Для щелочноземельных металлов характерно слабое взаимодействие с водой, поэтому осаждаются нормальные карбонаты. Для переходных металлов (Zn, Cu, Pb) характерен частичный гидролиз, приводящий к основным солям. Для трехвалентных металлов (Fe, Al, Cr) гидролиз настолько силен, что карбонаты неустойчивы в водной среде и распадаются на гидроксиды и углекислый газ.
Как решение?
Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.
У вас другое условие?
Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.
Частые вопросы
Это точный номер 11.7 из моего учебника?
Номер совпадает с учебником «Химия; углубленное обучение», Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Теренин В.И. и др.; под редакцией Лунина В.В.. Формулировка — пересказ редакции, не дословная цитата. Если в вашей редакции другие числа — загрузите фото.
Какой ответ в задании 11.7?
Краткий ответ: а) У щёлочноземельных металлов (Ca, Sr, Ba) катионы слабо гидролизуются, поэтому при действии Na_2CO_3 происходит обычная реакция обмена с образованием нерастворимых средних карбонатов (CaCO_3 и др.). б) Ионы Zn^2+, Pb^2+, Cu^2+ подвержены умеренному гидролизу. Карбонат-ион связывает протоны, смещая равновесие, но полной замены карбонатной группы на гидроксидную не происходит, поэтому выпадают основные соли (например, Cu_2(OH)_2CO_3). в) Ионы Fe^3+, Cr^3+, Al^3+ вызывают сильный гидролиз. Карбонат-ион выступает как сильное основание, полностью нейтрализуя среду и разлагая гипотетический карбонат через механизм полного взаимного гидролиза. В результате выпадают гидроксиды (Fe(OH)_3 и др.), а CO_3^2- переходит в CO_2.
Как пользоваться этим разбором?
Сначала прочитайте условие и чертёж, затем шаги решения по порядку и сверьте свой ход с кратким ответом внизу.
Какой учебник имеется в виду?
«Химия; углубленное обучение», Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Теренин В.И. и др.; под редакцией Лунина В.В.. Проверьте часть, год и автора на обложке. Тема в учебнике: § 11. Гидролиз солей.
Можно ли списать ответ без решения?
Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.