Условие задачи

Фиолетовый лакмус окрасится в красный цвет в водном растворе1) сульфида калия2) нитрата меди (II)3) сульфата натрия4) сульфата лития

Решение

Дисциплина: неорганическая химия (кислотно-основные свойства солей и гидролиз).

Условие задачи сводится к тому, чтобы определить, какой из данных растворов по своей природе является кислым – то есть выделяет водородные ионы (Н⁺) в воде, что приводит к переходу лакмусовой бумаги из фиолетового (нейтрального) состояния в красное.

Рассмотрим каждое соединение:

1) Сульфид калия, химическая формула: K₂S.

При растворении в воде ионы S²⁻ (сульфид-анион) претерпевают гидролиз по схеме:
S²⁻ + H₂O → HS⁻ + OH⁻.
Образовавшиеся ионы OH⁻ делают раствор щёлочным. При щёлочном значении рН фиолетовый (нейтральный) лакмус переходит в синее или голубое состояние, а не в красное. Таким образом, K₂S не приводит к появлению кислой среды.

2) Нитрат меди(II), химическая формула: Cu(NO₃)₂.

Распадаясь в воде, это соль диссоциирует на ионы Cu²⁺ и NO₃⁻. Ионы NO₃⁻ – анионы сильной кислоты (нитратная кислота) – не склонны к гидролизу. Однако ионы меди Cu²⁺ обладают способностью гидролизоваться с образованием водных комплексных форм, что можно записать следующим образом:
Cu²⁺ + H₂O ⇌ CuOH⁺ + H⁺.
Образование ионов водорода (Н⁺) снижает рН раствора, делая его кислым. В кислой среде фиолетовый лакмус переводится в красный цвет. Таким образом, раствор Cu(NO₃)₂ вызывает переход лакмуса в красный цвет.

3) Сульфат натрия, химическая формула: Na₂SO₄.

Это соль, полученная из сильного основания (NaOH) и сильной кислоты (H₂SO₄). При растворении в воде Na₂SO₄ диссоциирует полностью на Na⁺ и SO₄²⁻. Ионы натрия практически не влияют на рН, а сульфат-анион (SO₄²⁻) является слабой конъюгированной основой сильной кислоты и не гидролизуется с образованием значимого количества Н⁺. Поэтому раствор получается практически нейтральным, и фиолетовый лакмус не изменяет цвет на красный.

4) Сульфат лития, химическая формула: Li₂SO₄.

Схожим образом с Na₂SO₄, Li₂SO₄ представляет собой соль сильной кислоты (H₂SO₄) и слабого основания (LiOH, которое, несмотря на то, что относится к щёлочным металлам, в силу малого заряда и высокой электроотрицательности Li⁺, не оказывает заметного влияния на рН). Раствор Li₂SO₄ остаётся близким к нейтральному (в некоторых случаях может быть слабокислым или слабощёлочным, но не достаточно для изменения цвета лакмуса в красный).

Вывод:
Единственное соединение, раствор которого становится кислым за счёт гидролиза положительного иона, – это нитрат меди(II) (Cu(NO₃)₂).

Ответ: 2) нитрат меди(II).