УЧЕБНИКИ. ПОСОБИЯ

Пособие-репетитор по химии

ЗАНЯТИЕ 7
10-й класс (первый год обучения)

Продолжение. Начало см. в № 22,/2005; 1, 2, 3, 5, 6/2006

Гидролиз солей

План

1. Определение и сущность гидролиза.

2. Гидролиз солей различных типов.

3. Обратимый и необратимый гидролиз.

Слово «гидролиз» (от греч. – вода и – разложение) переводится как разложение водой.

Гидролизом соли называют взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию слабого электролита. Сущность процесса гидролиза сводится к химическому взаимодействию катионов или анионов соли с гидроксид-ионами или ионами водорода из молекул воды. В результате этого взаимодействия образуется слабый электролит. Химическое равновесие процесса диссоциации воды смещается вправо, в сторону образования ионов. Поэтому в водном растворе соли появляется избыток свободных ионов Н⁺ или ОН^–, что и определяет среду раствора соли. При разбавлении раствора или при повышении температуры степень гидролиза увеличивается.

Любую соль можно представить как продукт реакции нейтрализации. В зависимости от силы исходных кислоты и основания различают 4 типа солей. Гидролиз солей разных типов протекает по-разному и дает различную среду раствора.

Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой, подвергается гидролизу по анионному типу, среда раствора – щелочная (рН > 7), например:

СН₃СООNa + HOH СН₃СООH + NaOH,

СН₃СОО^– + HOH СН₃СООH + OH^–.

В том случае, когда соль образована слабой многоосновной кислотой и сильным основанием, гидролиз по аниону протекает ступенчато и число ступеней гидролиза зависит от основности слабой кислоты. На первых ступенях гидролиза образуется кислая соль (вместо кислоты) и сильное основание, например:

1-я ступень:

Na₂SO₃ + HOH NaHSO₃ + NaOH,

SO_{_₃}^{^{^2–}} + HOH HSO_{_₃}^{^{^–}} + OH^–;

2-я ступень:

NaHSO₃ + HOH H₂SO₃ + NaOH,

HSO_{_₃}^{^{^–}} + HOH H₂SO₃ + OH^–.

суммарно:

Na₂SO₃ + 2HOH H₂SO₃ + 2NaOH,

SO_{_₃}^{^{^2–}} + 2HOH H₂SO₃ + 2OH^–.

Соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой, подвергается гидролизу по катионному типу, среда раствора – кислая (рН < 7), например:

NH₄Br + HOH NH₄OH + HBr,

NH_{_₄}^{^⁺} + HOH NH₄OH + H⁺.

Если соль образована слабым многокислотным основанием и сильной кислотой, катионный гидролиз протекает cтупенчато в зависимости от кислотности слабого основания. Вместо основания на первых ступенях такого гидролиза образуется основная соль, например:

1-я ступень:

ZnCl₂ + HOH Zn(OH)Cl + HCl,

Zn²⁺ + HOH Zn(OH)⁺ + H⁺;

2-я ступень:

Zn(OH)Cl + HOH Zn(OH)₂ + HCl,

Zn(OH)⁺ + HOH Zn(OH)₂ + H⁺.

суммарно:

ZnCl₂ + 2HOH Zn(OH)₂ + 2HCl.

Соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой, гидролизуется одновременно и по катиону, и по аниону. Реакция растворов этих солей может быть нейтральной, слабокислой или слабощелочной, в зависимости от степени диссоциации продуктов гидролиза, например:

(NH₄)₂CO₃+ 2HOH 2NH₄OH + H₂СО₃,

2NH_{_₄}^{^⁺} + СО_{_₃}^{^{^2–}} + 2НОН 2NH₄OH + H₂CO₃.

Соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергается, т.к. в процессе реакции не образуется слабый электролит; среда раствора при этом нейтральная, например:

NaCl + HOH нет реакции.

Для большинства солей гидролиз является обратимым процессом, однако некоторые соли полностью разлагаются водой, т. е. для них гидролиз – необратимый процесс. Необратимому гидролизу подвергаются соли, образованные слабым нерастворимым или летучим основанием и слабой нерастворимой или летучей кислотой. Такие соли не могут существовать в водных растворах (Аl₂S₃, Fe₂(СО₃)₃ и т.п.), например:

Al₂S₃ + 6HOH = 2Al(OH)₃ + 3H₂S.

Из-за необратимого гидролиза в реакциях обмена между водными растворами двух солей не всегда образуются новые соли. В таких случаях необходимо учитывать реакции гидролиза исходных солей. Например, при взаимодействии водных растворов сульфида калия и хлорида алюминия сначала протекают обменные реакции исходных реагентов с водой, а потом – продуктов реакции между собой. Процесс описывается суммарным уравнением реакции:

3К₂S + 2AlCl₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S + 6KCl.

Тест по теме «Гидролиз солей»

1. Водный раствор вещества А имеет нейтральную среду, а водный раствор вещества В – кислую среду. Растворы веществ А и В взаимодействуют между собой. Укажите эти вещества:

а) А – хлорид натрия, В – нитрат серебра;

б) А – нитрат бария, В – фосфорная кислота;

в) А – хлорид меди(II), В – уксусная кислота;

г) А – фторид натрия, В – хлорид бария.

2. Сумма коэффициентов в уравнении реакции между водными растворами нитрата хрома(III) и сульфида натрия равна:

а) 19; б) 12; в) 6; г) 22.

3. Газ выделяется при смешивании растворов хлорида хрома(III) и:

а) гидросульфида аммония;

б) гидроортофосфата калия;

в) гидросульфата натрия;

г) силиката натрия.

4. В четырех пробирках находятся водные растворы перечисленных ниже солей. Раствор какой соли можно отличить от других с помощью лакмуса?

а) бромид алюминия; б) сульфат цинка;

в) нитрат свинца; г) силикат калия.

5. Гидролиз протекает при растворении в воде:

а) бромида кальция; б) фосфата кальция;

в) нитрита кальция; г) ацетата кальция.

6. Гидролизу по аниону подвергается соль:

а) хлорид бария; б) нитрит калия;

в) хлорид аммония; г) фосфат натрия.

7. Цинк будет растворяться при погружении его в раствор:

а) хлорида натрия; б) хлорида бария;

в) хлорида алюминия; г) хлорида калия.

8. Пара веществ, в растворе которых фиолетовый лакмус изменяет окраску на красную и синюю, соответственно:

а) карбонат натрия и сульфит калия;

б) сульфат цинка и бромид алюминия;

в) хлорид никеля(II) и нитрит бария;

г) нитрат натрия и хлорид кальция.

9. Гидролиз невозможен для следующей группы соединений:

а) оксиды; б) нитриды;

в) фосфиды; г) гидриды.

10. Подавить гидролиз сульфата магния можно:

а) разбавлением раствора;

б) нагреванием раствора;

в) добавлением раствора серной кислоты;

г) добавлением раствора гидроксида натрия.

Ключ к тесту

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
а, б	г	а	г	в, г	б, г	в	в	а	в

Задачи и упражнения по теме «Гидролиз солей»

Упражнения

1. Даны соли: хлорид калия, хлорид кобальта, карбонат натрия, сульфат цезия, сульфат железа(III), нитрат рубидия, ацетат натрия, нитрат магния, гидроксонитрат никеля, йодид бария. Заполните для них таблицу «Гидролиз солей».

Таблица

Гидролиз солей

Гидролизуются соли (формулы солей)	Растворы с рН < 7	Уравнения гидролиза (молекулярные и ионные) солей с рН < 7
CoCl₂, .........................	CoCl₂, .......................	CoCl₂ + H₂O CoOHCl + HCl,
....................................	..................................	Co²⁺ + 2Cl^– + H₂O
....................................	..................................	CoOH⁺ + H⁺ + 2Cl^–,
....................................	..................................	................................................

Решение

Уравнения гидролиза солей с рН < 7:

Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O 2Fe(OH)_SO₄ + H₂SO₄,

Fe³⁺ + H₂O Fe(OH)²⁺ + H⁺;

2Fe(OH)SO₄ + 2H₂O [Fe(OH)₂]₂SO₄ + H₂SO₄,

Fe(OH)²⁺ + H₂O Fe(OH)_{_₂}^{^⁺} + H⁺;

[Fe(OH)₂]₂SO₄ + 2Н₂О 2Fe(OH)₃ + H₂SO₄,

Fe(OH)_{_₂}^{^⁺} + Н₂О Fe(OH)₃ + H⁺.

Ni(OH)NO₃ + H₂O Ni(OH)₂ + HNO₃,

NiOH⁺ + H₂O Ni(OH)₂ + H⁺.

2. Составьте молекулярные уравнения гидролиза солей на основании сокращенных ионных уравнений:

а) Cr³⁺ + H₂O = CrOH²⁺ + H⁺;

б) Fe²⁺ + H₂O = FeOH⁺ + H⁺;

в) Al³⁺ + H₂O = AlOH²⁺ + H⁺;

г) Сu²⁺ + H₂O = CuOH⁺ + H⁺.

Решение

Молекулярные уравнения гидролиза:

а) CrCl₃ + H₂O Cr(OH)Cl₂ + HCl;

б) Fe(NO₃)₂ + H₂O Fe(OH)NO₃ + HNO₃;

в) AlCl₃ + H₂O Al(OH)Cl₂ + HCl;

г) СuBr₂ + H₂O Cu(OH)Br + HBr.

3. Опишите процессы, происходящие при сливании водных растворов следующих солей:

а) нитрат хрома(III) и сульфид натрия;

б) хлорид алюминия и сульфид натрия;

в) сульфат железа(III) и карбонат натрия;

г) сульфат алюминия и сульфид аммония;

д) хлорид железа(III) и карбонат аммония.

Решение

Обмен и гидролиз одновременно:

а) 2Cr(NO₃)₃ + 3Na₂S + 6H₂O = 2Cr(OH)₃ + 3H₂S + 6NaNO₃;

б) 2AlCl₃ + 3Na₂S + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S + 6NaCl;

в) Fe₂(SO₄)₃ + 3Na₂CO₃+ 3H₂O = 2Fe(OH)₃ + 3CO₂ + 3Na₂SO₄;

г) Al₂(SO₄)₃ + 3(NH₄)₂S + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S + 3(NH₄)₂SO₄;

д) 2FeCl₃ + 3(NH₄)₂CO₃ + 3H₂O = 2Fe(OH)₃ + 3CO₂ + 6NH₄Cl.

4. При добавлении к водному раствору вещества А раздельно аммиака, сульфида натрия и нитрата серебра образуются белые осадки, причем два из них – одинакового состава. Определите вещество А.

Ответ. Вещество А – AlCl₃.

5. При добавлении к водному раствору вещества А раздельно сульфида калия, аммиака и хлорида бария образуются осадки. В первом и втором случае – серо-зеленого цвета одного состава, в третьем случае – белый кристаллический. Определите вещество А.

Ответ. Вещество А – Cr₂(SO₄)₃.

Задачи

1. К 50 г раствора карбоната натрия с массовой долей растворенного вещества 10,6% прилили избыточное количество раствора сульфата алюминия. Какой газ выделяется при этом? Каков объем (н.у.) этого газа?

Ответ. СO₂, 1,12 л.

2. Вычислите относительную плотность по воздуху и по гелию газа, выделяющегося при гидролизе нитрида магния.

Ответ. 0,586; 4,25.

3. Вычислите относительную плотность по воздуху и по неону газа, выделяющегося при гидролизе фосфида кальция.

Ответ. 1,17; 1,7.

4. Гидроксид алюминия массой 11,7 г обработали раствором серной кислоты объемом 45 мл с молярной концентрацией 5 моль/л. Какая реакция среды будет у полученного раствора?

Решение

2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄= Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O.

M = 78 г/моль

(Al(OH)₃) = m/M = 11,7/78 = 0,15 моль,

(H₂SO₄) = с•V = 5•0,045 = 0,225 моль.

Мольные соотношения реагентов отвечают стехиометрическим коэффициентам: 0,15/2 = 0,225/3.

Однако среда раствора не нейтральная, а кислая, т.к. протекает гидролиз соли Al₂(SO₄)₃:

Al₂(SO₄)₃ + 6НОН 2Al(OН)₃ + 3H₂SO₄.

Ответ. Среда кислая.