Гидролиз солей

Гидролиз солей – химическое обменное взаимодействие ионов растворенной соли с водой, приводящее к образованию слабодиссоциирующих продуктов (молекул слабых кислот или оснований, анионов кислых солей или катионов основных солей) и сопровождающееся изменением рН среды.

рН - водородный показатель среды, который характеризует кислотность раствора: для нейтральных растворов рН=7; для кислых рН<7; для щелочных рН>7.

Гидролизу подвергаются только те соли, в состав которых входит ион слабого электролита.

Соли, образованные сильными кислотами и основаниями, не содержат в своем составе ионов, способных к взаимодействию с молекулами воды, поэтому гидролизу не подвергаются, а реакция растворов этих солей такая же, как и в воде, нейтральная (рН=7).

Все остальные соли подвергаются гидролизу. Возможны три типа гидролиза солей в зависимости от участия в нем катиона, аниона или того и другого иона соли.

1) Соли, образованные сильной кислотой и слабым основанием гидролизуются по катиону (Кatⁿ⁺). При этом катионы соли связывают ионы ОН^-, а в растворе накапливаются ионы Н⁺, что обуславливает кислую среду раствора (рН<7):

Katⁿ⁺ + HOH ↔ KatOH^(n-1)+ + H⁺, (при n=1 образуется KatOH – слабое основание).

2) Соли, образованные слабой кислотой и сильным основанием гидролизуются по аниону (An^n-). При этом анионы соли связывают ионы Н⁺, а в растворе накапливаются ионы ОН^-, что обуславливает щелочную среду (рН>7):

An^n- + HOH ↔ Han^(n-1)- + OH^-, (при n=1 образуется HAn – слабая кислота.

Гидролиз солей, образованных многозарядными катионами и анионами, проходит ступенчато: число ступеней определяется числовым значением заряда гидролизующего иона. Так, сульфат меди (CuSO₄) и сульфид натрия (Na₂S) гидролизуются по двум сткпеням:

1-я ступень: Cu²⁺ + HOH ↔ CuOH⁺ + H⁺; S^2- + HOH ↔ HS^- + OH^-;

2-я ступень: CuOH⁺ HOH ↔ Cu(OH)₂ + H⁺; HS^- + HOH ↔ H₂S + OH^-.

Образующиеся по первой ступени гидролиза ионы Н⁺ или ОН^- значительно снижают вероятность гидролиза по последующим ступеням. В результате практическое значение обычно имеет процесс, идущий только по первой ступени, которым, как правило, и ограничиваются при оценке гидролиза солей в обычных условиях.

3)Гидролиз по катиону и по аниону имеет место при растворении солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием.

Рассмотрим этот случай на примере соли CH₃COONH₄, в растворе которой каждый из ионов подвергается гидролизу:

NH₄⁺ + HOH ↔ NH₄OH + H⁺ и

CH₃COO^- + HOH↔ CH₃COOH + OH^-

Оба процесса усиливают друг друга за счет практически необратимого связывания ионов Н⁺ и ОН^- (Н⁺ + ОН^- ↔ Н₂О); одновременно протекает гидролиз и по катиону, и по аниону:

NH₄⁺ + CH₃COO^- + HOH ↔ NH₄OH + CH₃COOH

Так как гидролиз солей – процесс обратимый, то для его описания можно использовать принцип Ле Шателье. Гидролиз солей можно усилить, то есть сместить химическое равновесие процесса гидролиза вправо, путем разбавления раствора соли (увеличением концентрации молекул воды), повышения температуры, уменьшением концентрации продукта гидролиза.

ПРИМЕР: Опишите поведение в воде соли Al(NO₃)₃ рассмотрите равновесие в ее растворе при добавлении следующих веществ: а) HNO₃, б) NaOH, и) K₂SO₃. Дайте мотивированный ответ на вопрос: в каких случаях гидролиз нитрата алюминия усилится? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей и укажите рН их растворов.

ОТВЕТ: Al(NO₃)₃ – соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой, гидролизуется по катиону. Т.к Al³⁺ - многозарядный катион, имеет место ступенчатый гидролиз с преимущественным протеканием при обычных условиях по первой ступени:

Al³⁺ + HOH ↔ AlOH²⁺ + H⁺,

В растворе накапливаются ионы Н⁺, поэтому раствор имеет кислую среду (рН<7).

Рассмотрим равновесие в растворе данной соли при добавлении:

А) HNO_3. При этом увеличивается концентрация ионов Н⁺ и равновесие смещается влево, т.е. гидролиз соли подавляется.

Б) NaOH. При этом ионы ОН^-будут связывать имеющиеся в растворе ионы Н⁺ в малодиссоциирующие молекулы воды (ОН^- + Н⁺ ↔ Н₂О) и равновесие гидролиза сместится вправо, в направлении образования продуктов гидролиза, т.е.гидролиз усилится.

В) K₂SO₃. При этом, вследствие гидролиза этой соли по аниону:

SO₃^2- + HOH ↔ HSO₃^- + OH^-

в растворе накапливаются ионы ОН^-, которые как в случае б), приведут к смещению равновесия гидролиза соли Al(NO₃)₃ вправо, т.е. к усилению ее гидролиза.

В этом случае наблюдается случай совместного гидролиза, с образованием конечных продуктов гидролиза обеих солей:

2Al(NO₃)₃ + 6H₂O + 3K₂SO₃ = 2Al(OH)₃ ↓+ 3H₂SO₃ + 6KNO₃

2Al³⁺ + 6HOH + 3SO₃^2- = 2Al(OH)₃↓ + 3H₂SO₃

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

81. Какие из солейFeSO₄, Na₂CO₃, KCl подвергаются гидролизу? Почему? Составьте молекулярные и ионно–молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей по 1-ой ступени. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?

82. Укажите реакцию среды растворов Na₂S и NH₄NO₃. Ответ подтвердите молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями реакций. Назовите продукты гидролиза данных солей по 1-ой ступени.

83. Опишите поведение в воде соли FeCl₃ и рассмотрите равновесие в ее растворе при добавлении следующих веществ: а)HCl, б) NaCN, в) KOH. Дайте мотивированный ответ на вопрос: в каких случаях гидролиз хлорида железа усилится? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей и укажите рН их раствора.

84. Какие из пар солей в водных растворах взаимно усиливают гидролиз друг друга: а) AlCl₃ и Na₂S; б)Fe₂(SO₄)₃ и ZnCl₂; в) FeCl₃ и K₂SO₃? Почему? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций.

85. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: FeCl₂ или FeCl₃; Na₂CO₃ или Na₂SO₃? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

86. При смешивании растворов Al₂(SO₄)₃ и Na₂CO₃ каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза каждой из солей и уравнение совместного гидролиза.

87. Какие из солейAl₂(SO₄)₃, K₂SO₃, NaCl подвергаются гидролизу? Почему? Составьте молекулярные и ионно–молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей по 1-ой ступени. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?

88. Укажите реакцию среды растворов K₂S и Cr(NO₃)₂. Ответ подтвердите молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями реакций. Назовите продукты гидролиза данных солей по 1-ой ступени.

89. Опишите поведение в воде соли Na₃PO₄ и рассмотрите равновесие в ее растворе при добавлении следующих веществ: а)H₂SO₄, б) KOH, в) ZnSO₄. Дайте мотивированный ответ на вопрос: в каких случаях гидролиз фосфата натрия усилится? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей и укажите рН их раствора.

90.. Какие из пар солей в водных растворах взаимно усиливают гидролиз друг друга: а) FeCl₃ и Na₂CO₃; б)Fe₂(SO₄)₃ и AlCl₃; в) NH₄Cl и K₂SO₃? Почему? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций.

91. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: NaCN или NaClO; MgCl₂ или ZnCl₂ ? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

92. При смешивании растворов K₂S и CrCl₃ каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза каждой из солей и уравнение совместного гидролиза.

93. Какие из солейCr₂(SO₄)₃, K₂S, RbCl подвергаются гидролизу? Почему? Составьте молекулярные и ионно–молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей по 1-ой ступени. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?

94. Укажите реакцию среды растворов Na₃PO₄ и ZnSO₄. Ответ подтвердите молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями реакций. Назовите продукты гидролиза данных солей по 1-ой ступени.

95. Опишите поведение в воде соли ZnCl₂ и рассмотрите равновесие в ее растворе при добавлении следующих веществ: а)H₂SO₄, б) NaOH, в) CH₃COOK Дайте мотивированный ответ на вопрос: в каких случаях гидролиз хлорида цинка усилится? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей и укажите рН их раствора.

96. Какие из пар солей в водных растворах взаимно усиливают гидролиз друг друга: а)NiSO₄ и CH₃COOK; б)FeCl ₃ и Pb(NO₃)₂; в) NH₄NO₃ и Na₂CO₃? Почему? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций.

97. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: NaCN или CH₃COONa; SnCl₂ или SnCl₄ ? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

98. При смешивании растворов K₂SO₃ и Pb(NO₃)₂ каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза каждой из солей и уравнение совместного гидролиза.

99. Какие из солейFe(NO₃)₃, K₃PO₄, Na₂SO₄ подвергаются гидролизу? Почему? Составьте молекулярные и ионно–молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей по 1-ой ступени. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?

100. Опишите поведение в воде соли Pb(NO₃)₂ и рассмотрите равновесие в ее растворе при добавлении следующих веществ: а) KOH, б) HCl, в) NaNO₂ Дайте мотивированный ответ на вопрос: в каких случаях гидролиз нитрата свинца усилится? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей и укажите рН их раствора.