5.7 Гидролиз солей

5.7.   Гидролиз солей

Гидролиз солей - это химическое взаимодействие ионов соли с ионами воды, приводящее к образованию слабого электролита.

Гидролиз – процесс обратимый для большинства солей. В состоянии равновесия только небольшая часть ионов соли гидролизуется. Количественно гидролиз характеризуется степенью гидролиза (h).

Степень гидролиза равна отношению числа гидролизованных молекул соли к общему числу растворенных молекул:

где n – число молекул соли, подвергшихся гидролизу;   N – общее число растворенных молекул соли. 

Если рассматривать соль как продукт нейтрализации основания кислотой, то можно разделить соли на четыре группы, для каждой из которых гидролиз будет протекать по-своему.

1). Гидролиз не возможен

Соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой (KBr, NaCl, NaNO₃), гидролизу подвергаться не будет, так как в этом случае слабый электролит не образуется.

рН таких растворов = 7. Реакция среды остается нейтральной.

2). Гидролиз по катиону (в реакцию с водой вступает только катион)

В соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой (FeCl₂, NH₄Cl, Al₂(SO₄)₃,MgSO₄) гидролизу подвергается катион:

FeCl₂ + HOH <=>Fe(OH)Cl + HCl
Fe²⁺ + 2Cl^- + H⁺ + OH^- <=> FeOH⁺ + 2Cl^- + Н⁺

В результате гидролиза образуется слабый электролит, ион H⁺ и другие ионы.                       

рН раствора < 7 (раствор приобретает кислую реакцию).

3).  Гидролиз по аниону (в реакцию с водой вступает только анион)

Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой (КClO, K₂SiO₃, Na₂CO₃,CH₃COONa) подвергается гидролизу по аниону, в результате чего образуется слабый электролит, гидроксид-ион ОН^- и другие ионы.

K₂SiO₃ + НОH <=>KHSiO₃ + KОН
2K⁺ +SiO₃^2- + Н⁺ + ОH^-<=> НSiO₃^- + 2K⁺ + ОН^-

рН таких растворов > 7 (раствор приобретает щелочную реакцию).

4). Совместный гидролиз (в реакцию с водой вступает и катион и анион)

Соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой (СН₃СООNН₄, (NН₄)₂СО₃,Al₂S₃), гидролизуется и по катиону, и по аниону. В результате образуются малодиссоциирующие основание и кислота. рН растворов таких солей зависит от относительной силы кислоты и основания. Мерой силы кислоты и основания является константа диссоциации соответствующего реактива.

Реакция среды этих растворов может быть нейтральной, слабокислой или слабощелочной: 

Al₂S₃ + 6H₂O =>2Al(OH)₃↓+ 3H₂S↑

Гидролиз - процесс обратимый. 

Гидролиз протекает необратимо, если в результате реакции образуется нерастворимое основание и (или) летучая кислота.

Алгоритм составления уравнений гидролиза солей

Ход рассуждений	Пример
1. Определяем силу электролита – основания и кислоты, которыми образована рассматриваемая соль. Помните! Гидролиз всегда протекает по слабому электролиту, сильный электролит находится в растворе в виде ионов, которые не связываются водой. Кислота Основания Слабые -CH3COOH,H2CO3,H2S, HClO, HClO2 Средней силы -H3PO4 Сильные - НСl, HBr, HI, НNО3, НСlO4, Н2SO4 Слабые – все нерастворимые в воде основания иNH4OH Сильные – щёлочи (искл.  NH4OH)	Na2CO3 – карбонат натрия, соль образованная сильным основанием (NaOH) и слабой кислотой (H2CO3)
2. Записываем диссоциацию соли в водном растворе, определяем ион слабого электролита, входящий в состав соли:	2Na+ + CO32- + H+OH- ↔ Это гидролиз по аниону От слабого электролита в соли присутствует анион CO32- , он будет связываться молекулами воды в слабый электролит – происходит гидролиз по аниону.
3. Записываем полное ионное уравнение гидролиза – ион слабого электролита связывается молекулами воды	2Na+ + CO32- + H+OH- ↔ (HCO3)- + 2Na+ + OH- В продуктах реакции присутствуют ионы ОН-, следовательно, среда щелочная pH>7
4. Записываем молекулярное гидролиза	Na2CO3 + HOH ↔ NaHCO3 + NaOH

УПРАЖНЕНИЯ

1.     Определить, какие соли из перечисленных подвергаются гидролизу, какие из них по катиону, какие по аниону, какие и по катиону, ти по аниону. 
NaCl, KI, Rb₂SO₄, Ba(ClO₄)₂, K₂CO₃, KCN, K₂SO₃, FeCl₃, NH₄Cl, CuCl₂, (NH₄)₂CO₃. 

Решение: 
Гидролиз по катиону не идет, если катион образует сильное основание (щелочь). 
Это: щелочные, щелочноземельные металлы, серебро. 
Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Ag⁺. 

Гидролиз по аниону не идет, если анион - кислотный остаток сильной кислоты. 
Это: галогеноводороды (кроме HF), серная, азотная, хлорная кислоты. 
HCl, HBr, HI, H₂SO₄, HNO₃, HClO₄. 

Отсюда: 
1. Соли NaCl, KI, Rb₂SO₄, Ba(ClO₄)₂, образованы сильной кислотой и сильным основанием. Не гидролизуются. 
2. Соли K₂CO₃, KCN, K₂SO₃, образованы сильным основанием и слабыми кислотами. Гидролиз по аниону. 
3. Соли FeCl₃, NH₄Cl, CuCl₂, образованы слабым (малорастворимым) основанием и сильной кислотой. Гидролиз по катиону. 
4. (NH₄)₂CO₃. Образован слабым основанием и слабой кислотой. Гидролиз по катиону и аниону. 

_____________________________________________________________

2.     Установите соответствие между названием соли и отношением ее к гидролизу.

ФОРМУЛА СОЛИ А) (NH4)2CO3 Б) NH4Cl В) Na2CO3 Г) NaNO2

ТИП ГИДРОЛИЗА 1)по катиону 2) по аниону 3)по катиону и аниону

 Используя полученные знания о гидролизе солей, приходим к выводу: А – 3; Б – 1;В – 2; Г – 2

_____________________________________________________________

3.     Укажите реакцию среды в растворе соли Li₂CO₃. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза.

Решение:

Напомню, что гидролиз солей – это реакция обменного взаимодействия соли с водой.

Соль карбонат лития (Li₂CO₃)образована сильным основанием – гидроксидом лития (LiOH) и слабой кислотой – угольной (H₂CO₃), следовательно, гидролиз идет по аниону.

Так, как анион двухзаряден, гидролиз протекает в две стадии (ступени). Запишем  уравнения гидролиза соли карбоната лития (Li₂CO₃):

Уравнения гидролиза соли по первой ступени:

Уравнения гидролиза соли по второй ступени (гидролиз протекает в меньшей степени):

В растворе появляется избыток ионов ОН^-, среда щелочная, pH>7.

_____________________________________________________________

4.     Определите, какие из солей подвергаются гидролизу (Na₃PO₄, ZnSO_4, RbCl)? Cоставьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения реакций гидролиза солей. Укажите реакцию среды. Какое значение рН имеют растворы этих солей? 

Решение:

Соль ортофосфат натрия ( Na₃PO₄)  образована сильным основанием NaOH и слабой кислотой H₃PO₄. Следовательно, гидролиз этой соли протекает по аниону соли.

При растворении в воде Na₃PO₄ диссоциирует

Na₃PO₄⇌3Na⁺ + PO₄^3-.

В данном случае ионы PO₄^3-  связывают катион H⁺, образуя ион HPO₄^2- . Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

PO₄^3- + H₂O⇌ HPO₄^2-  + OH^–.

Уравнение гидролиза в молекулярной форме

Na₃PO₄ + H₂O⇌Na₂HPO₄ + NaOH.

Практически гидролиз соли ограничивается первой ступенью с образованием кислой соли (в данном случае Na₂HPO₄). Избыток ионов OH^– в растворе обусловливает щелочную реакцию среды  в растворе (pН>7).

Соль сульфат цинка (ZnSO₄) образована слабым основанием Zn(OH)₂ и сильной кислотой H₂SO₄. Гидролиз этой соли протекает по катиону соли.

При растворении в воде ZnSO₄ диссоциирует

ZnSO₄⇌Zn²⁺ + SO₄^2–

В данном случае ионы Zn²⁺ соединяются с ионами OH^–, образуя гидроксоионы  ZnOH⁺. Гидролиз соли ограничивается первой ступенью, и образование молекулы Zn(OH)₂ не происходит. Ионно-молекулярное уравнение имеет вид

Zn²⁺ + HOH⇌ZnOH⁺+ H⁺.

В данном случае продуктами гидролиза являются  основная соль и кислота. Уравнение гидролиза в молекулярной форме записывается следующим образом

2ZnSO₄+ 2H₂O⇌ (ZnOH)₂SO₄+ H₂SO₄ .

Избыток ионов H⁺ в растворе обусловливает кислую реакцию среды в растворе (рН<7).

Cоль RbCl образована сильным основанием RbOH и сильной кислотой HCl. Эта соль не подвергается гидролизу, т.к. единственным малодиссоциирующим соединением является H₂O. Раствор соли имеет нейтральную среду (рН=7).

____________________________________________________________

ЗАДАНИЯ  ДЛЯ  САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Запишите уравнения гидролиза солей и определите среду водных растворов (рН) и тип гидролиза:
Na₂SiO₃ , AlCl₃, K₂S.

2. Составьте уравнения гидролиза солей, определите тип гидролиза и среду  раствора:
Сульфита калия, хлорида натрия, бромида железа (III)

3. Составьте уравнения гидролиза, определите тип гидролиза и среду водного раствора соли для следующих веществ:
Сульфид Калия - K₂S,  Бромид алюминия - AlBr₃,  Хлорид лития – LiCl, Фосфат натрия - Na₃PO₄,  Сульфат калия - K₂SO₄,  Хлорид цинка - ZnCl₂, Сульфит натрия - Na₂SO₃,  Cульфат аммония - (NH₄)₂SO₄,  Бромид бария - BaBr₂ .

4. Установить соответствие между названием соли и типом гидролиза её в водном растворе

Название соли	Тип гидролиза
1) Нитрат меди (II)	А) по катиону
2) Карбонат аммония	Б) по аниону
3) Хлорид железа (II)	В) по катиону и аниону
4) Силикат калия

1	2	3	4

5.     Даны соли:

Заполните следующую таблицу:

6.     Изменится ли окраска фенолфталеина в растворе соли K₂S? Составьте молекулярное и ионное уравнения гидролиза этой соли.

7.     В одну пробирку налили раствор щелочи, в другую – раствор кислоты, в третью – раствор хлорида натрия. Как с помощью индикатора лакмуса определить, в какой из пробирок находится кислота, щелочь и хлорид натрия? Ответ объясните.

8.     В одну пробирку налили раствор Na₂CO₃, в другую – раствор CuBr₂. Почему при добавлении фенолфталеина малиновую окраску имеет только один раствор.  Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза этих солей.

9.     Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей

. Растворы каких солей имеют рН< 7.

10.                       Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей

Какова значение рН (больше или меньше 7) в растворах каждой из этих солей. В растворах каких солей лакмус имеет синий цвет?

ВИДЕО ОПЫТ

1.     Между какими ионами в водном растворе нет химического взаимодействия:
а) все ответы верны	б) CO32-    и   H+
в)HCO3-  и   OH-	г)Ca2+  и   HCO3-
2.     Какие уравнения реакций, схемы которых приведены ниже, описываются одинаковым сокращенным ионным уравнением:
а)CuCl2  + 2K →	б) CuCl2  + H2S→
в)CuSO4  + 2NaOH →	г) Cu(OH)2 + 2HCl→
3.     Какое сокращенное ионное уравнение отвечает взаимодействию водных растворов гидрокарбоната калия и гидрокарбоната калия:
а)CO32-  + 2H+ → H2O  + CO2	б) HCO3- + OH-  → CO32- + H2O
в) H+  + OH- → H2O	г)KHCO3 + OH- → K+ + CO32- +H2O
4.     Какие пары ионов, формулы которых приведены ниже, можно использовать при составлении молекулярных уравнений, которым отвечает сокращенное ионное СО32-  + 2Н+ → Н2О  + СО2:
а) К+   и  S2-	б) Na+ и  N-
в) K+  и   Cl-	г) Ca2+  и   SO42-
5.     В какой реакции из приведенных ниже ионных схем выделяется газ:
а) Н+  + ОН- →	б) 2Н+  + СО32- →
в) НСО3-  + ОН-  →	г) Са2+  + СО32- →
6.     Каким реактивом можно различить растворы карбоната калия и хлорида калия:
а)NaOH	б) NaNO3
в)H2SO4	г)K2SO4
7.     Нейтрализация какой кислоты и основания отражается сокращенным ионным уравнением  Ме(ОН)х + хН+ → Мех+ + хН2О:
а) сильная кислота и сильное основание	б) слабая кислота и сильное основание
в) слабое основание и сильная кислота	г) оба электролита слабые
8.     С каким веществом сульфид калия реагирует согласно сокращенному ионному уравнению S2-  + Cu2+ → CuS↓:
а) Сu(OH)2	б)CuO
в)CuSO4	г)CuCO3
9.     Взаимодействие каких веществ описывается сокращенным ионным уравнением СО32- + 2Н+ → Н2О + СО2:
а) BaCO3   и  CH3COOH	б)K   и   HCl
в) (NH4)2CO3  и   HNO3	г) NaHCO3  и   H2SO4
10.                        В водных растворах каких солей лакмус красный:
а) NH4Cl	б) Na3PO4
в) НNO3	г) K2SO4

Ответы:

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