2) калия хлорида
3) натрия тетрабората
4) натрия гидрокарбоната
Водный раствор цинка сульфата имеет слабокислую реакцию среды вследствие гидролиза катиона Zn2+. В воде он существует преимущественно в виде аквакомплекса [Zn(H2O)6]2+; высокая плотность заряда цинка поляризует связи O–H координированных молекул воды, облегчая отщепление протона: [Zn(H2O)6]2+ ⇌ [ZnOH(H2O)5]+ + H+. Поэтому концентрация ионов водорода повышается, а значение pH становится ниже 7.
Сульфат-ион является крайне слабым основанием, поскольку образован второй ступенью диссоциации серной кислоты, поэтому его щелочной гидролиз практически не компенсирует кислотное действие Zn2+. В отличие от него, калия хлорид образован сильной кислотой и сильным основанием и практически не гидролизуется; натрия тетраборат и натрия гидрокарбонат гидролизуются преимущественно по аниону с образованием гидроксид-ионов и формируют щелочную среду. Следовательно, правильный ответ определяется соотношением гидролитических свойств ионов соли.
| Вещество | Ион, определяющий реакцию среды | Основной процесс в воде | Ожидаемая реакция среды | Обоснование |
|---|---|---|---|---|
| Цинка сульфат, ZnSO4 | Zn2+ | Катионный гидролиз аквакомплекса с образованием H+ | Слабокислая | Zn2+ проявляет свойства кислоты Льюиса; гидролиз катиона преобладает над гидролизом сульфата |
| Калия хлорид, KCl | Практически ни один | Гидролиз ионов отсутствует в значимой степени | Нейтральная | Соль сильной кислоты и сильного основания; pH близок к 7 при стандартных условиях |
| Натрия тетраборат, Na2B4O7 | B4O72− | B4O72− + 7H2O ⇌ 4H3BO3 + 2OH− | Щелочная | Тетраборат-ион является остатком слабой борной кислоты и интенсивно связывает протоны воды |
| Натрия гидрокарбонат, NaHCO3 | HCO3− | Амфипротный ион преимущественно принимает протон у воды | Слабощелочная | Гидрокарбонат одновременно амфолит, но основные свойства преобладают; pH раствора обычно около 8,3 |
| Соль сильной кислоты и слабого основания | Катион слабого основания | Катионный гидролиз с образованием H+ | Кислая | Общая закономерность, к которой относится раствор цинка сульфата |
| Соль слабой кислоты и сильного основания | Анион слабой кислоты | Анионный гидролиз с образованием OH− | Щелочная | Типичный механизм для тетраборатов и других солей слабых кислот |
Кислая реакция раствора цинка сульфата является следствием не присутствия свободной серной кислоты, а равновесного гидролиза гидратированного катиона цинка. Интенсивность гидролиза зависит от концентрации, температуры и состава растворителя, поэтому фактическое значение pH устанавливают потенциометрически или индикаторным методом. При фармацевтическом контроле важно учитывать, что изменение pH может влиять на стабильность раствора и совместимость цинка с другими компонентами. Знак слабокислой реакции сохраняется как качественный признак при обычных условиях анализа.