13.5. Гидролиз солей

Гидролиз соли – это взаимодействие ее ионов с водой, приводящее к появлению кислотной или щелочной среды, но не сопровождающееся образованием осадка или газа (ниже речь идет о средних солях).

Процесс гидролиза протекает только с участием растворимых солей и состоит из двух этапов:

1) диссоциация соли в растворе – необратимая реакция (степень диссоциации ? = 1, или 100 %);

2) собственно гидролиз, т. е. взаимодействие ионов соли с водой, – обратимая реакция (степень гидролиза ? < 1, или 100 %).

Уравнения 1-го и 2-го этапов – первый из них необратим, второй обратим – складывать нельзя!

Отметим, что соли, образованные катионами щелочей и анионами сильных кислот, гидролизу не подвергаются, они лишь диссоциируют при растворении в воде. В растворах солей КCl, NaNO₃, Na₂SO₄ и BaI₂ среда нейтральная.

В случае взаимодействия аниона растворенной соли с водой процесс называется гидролизом соли по аниону.

1)

2)

Диссоциация соли KNO₂ протекает полностью, гидролиз аниона NO₂ – в очень малой степени (для 0,1М раствора – на 0,0014 %), но этого оказывается достаточно, чтобы раствор стал щелочным (среди продуктов гидролиза присутствует ион ОН^-), в нем рН = 8,14.

Гидролизу подвергаются анионы только слабых кислот (в данном примере – нитрит-ион NO₂^-, отвечающий слабой азотистой кислоте HNO₂). Анион слабой кислоты притягивает к себе катион водорода, имеющийся в воде, и образует молекулу этой кислоты, а гидроксид-ион остается свободным:

Список гидролизующихся анионов:

Примеры:

а)

б)

в)

г)

д)

Обратите внимание, что в примерах (в – д) нельзя увеличивать число молекул воды и вместо гидроанионов (HCO₃^-, HPO₄^2-, HS^-) писать формулы соответствующих кислот (Н₂СO₃, Н₃РO₄, H₂S). Гидролиз – обратимая реакция, и протекать «до конца» (до образования кислоты Н_nА) он не может.

Если бы такая неустойчивая кислота, как Н₂СO₃, образовалась в растворе своей соли Na₂CO₃, то наблюдалось бы выделение из раствора газа СO₂ (Н₂СO₃ = СO₂? + Н₂O). Однако при растворении соды в воде образуется прозрачный раствор без газовыделения, что является свидетельством неполноты протекания гидролиза аниона СО| с появлением в растворе только гидроаниона угольной кислоты HCOg.

Степень гидролиза соли по аниону зависит от степени диссоциации продукта гидролиза – кислоты (HNO₂, НClO, HCN) или ее гидроаниона (HCO₃^-, HPO₄^2-, HS^-); чем слабее кислота, тем выше степень гидролиза. Например, ионы СО₃^2-, РО₄^3- и S^2- подвергаются гидролизу в большей степени (в 0,1 М растворах ~ 5 %, 37 % и 58 % соответственно), чем ион NO₂, так как диссоциация Н₂СO₃ и H₂S по 2-й ступени, а Н₃РO₄ по 3-й ступени (т. е. диссоциация ионов HCO₃^-, HS^- и HPO₄^2-) протекает значительно меньше, чем диссоциация кислоты HNO₂. Поэтому растворы, например, Na₂CO₃, К₃РO₄ и BaS будут сильнощелочными (в чем легко убедиться по мылкости раствора соды на ощупь). Избыток ионов ОН в растворе легко обнаружить индикатором или измерить специальными приборами (рН-метрами).

Если в концентрированный раствор сильно гидролизующейся по аниону соли, например Na₂CO₃, внести алюминий, то последний (вследствие амфотерности) прореагирует с ОН^-

и будет наблюдаться выделение водорода. Это – дополнительное доказательство протекания гидролиза иона СО₃^2- (ведь в раствор Na₂CO₃ мы не добавляли щелочь NaOH!).

В случае взаимодействия катиона растворенной соли с водой процесс называется гидролизом соли по катиону:

Диссоциация соли Ni(NO₃)₂ протекает полностью, гидролиз катиона Ni²⁺ – в очень малой степени (для 0,1 М раствора – на 0,001 %), но этого оказывается достаточно, чтобы раствор стал кислым (среди продуктов гидролиза присутствует ион Н⁺), в нем рН = 5,96.

Гидролизу подвергаются катионы только малорастворимых основных и амфотерных гидроксидов и катион аммония NH₄⁺. Гидролизуемый катион притягивает к себе анион ОН^-, имеющийся в воде, и образует соответствующий гидроксокатион, а катион Н⁺ остается свободным:

Катион аммония в этом случае образует слабое основание – гидрат аммиака:

Список гидролизующихся катионов:

Примеры:

а)

б)

в)

г)

Обратите внимание, что в примерах (а – в) нельзя увеличивать число молекул воды и вместо гидроксокатионов FeOH²⁺, CrOH²⁺, ZnOH⁺ писать формулы гидроксидов FeO(OH), Cr(OH)₃, Zn(OH)₂. Если бы гидроксиды образовались, то из растворов солей FeCl₃, Cr₂(SO₄)₃ и ZnBr₂ выпали бы осадки, чего не наблюдается (эти соли образуют прозрачные растворы).

Избыток катионов Н⁺ легко обнаружить индикатором или измерить специальными приборами. Можно также

проделать такой опыт. В концентрированный раствор сильно гидролизующейся по катиону соли, например AlCl₃:

вносится магний или цинк. Последние прореагируют с Н⁺:

и будет наблюдаться выделение водорода. Этот опыт – дополнительное свидетельство протекания гидролиза катиона Al³⁺ (ведь в раствор AlCl₃ мы не добавляли кислоту!).

Примеры заданий частей А, В

1. Сильный электролит – это

1) С₆Н₅ОН

2) СН₃СООН

3) С₂Н₄(ОН)₂

4) К(НСОО)

2. Слабый электролит – это

1) иодоводород

2) фтороводород

3) сульфат аммония

4) гидроксид бария

3. В водном растворе их каждых 100 молекул образуется 100 катионов водорода для кислоты

1) угольной

2) азотистой

3) азотной

4) серной

4—7. В уравнении диссоциации слабой кислоты по всем возможным ступеням

4. Н₃РO₄

5. H₂SeO₃

6. H₄SiO₄

7. HF

сумма коэффициентов равна

1) 3

2) 6

3) 9

4) 12

8—11. Для уравнений диссоциации в растворе двух щелочей набора

8. NaOH, Ва(ОН)₂

9. Sr(OH)₂, Са(ОН)₂

10. КОН, LiOH

11. CsOH, Са(ОН)₂

общая сумма коэффициентов составляет

1) 5

2) 6

3) 7

4) 8

12. В известковой воде содержится набор частиц

1) СаОН+, Са²⁺, ОН^-

2) Са²⁺, ОН^-, Н₂O

3) Са²⁺, Н₂O, О^2-

4) СаОН⁺, О^2-, Н+

13—16. При диссоциации одной формульной единицы соли

13. NH₄NO₃

14. К₂Cr₂O₇

15. Al(NO₃)₃

16. Cr₂(SO₄)₃

число образующихся ионов равно

1) 2

2) 3

3) 4

4) 5

17. Наибольшее количество иона РО₄^-3 можно обнаружить в растворе, содержащем 0,1 моль

1) NaH₂PO₄

2) NaHPO₄

3) Н₃РO₄

4) Na₃PO₄

18. Реакция с выпадением осадка – это

1) MgSO₄ + H₂SO₄ ?…

2) AgF + HNO₃ ?…

3) Na₂HPO₄ + NaOH ?…

4) Na₂SiO₃ + HCl ?…

19. Реакция с выделением газа – это

1) NaOH + СН₃СООН ?…

2) FeSO₄ + КОН ?…

3) NaHCO₃ + HBr ?…

4) Pl(NO₃)₂ + Na₂S ?…

20. Краткое ионное уравнение ОН^- + Н⁺ = Н₂O отвечает взаимодействию

1) Fe(OH)₂ + НCl ?…

2) NaOH + HNO₂ ?…

3) NaOH + HNO₃ ?…

4) Ва(ОН)₂ + KHSO₄ ?…

21. В ионном уравнении реакции

SO₂ + 2OН = SO₃^2- + Н₂O

ион ОН^- может отвечать реагенту

1) Cu(ОН)₂

2) Н₂O

3) LiOH

4) С₆Н₅ОН

22—23. Ионное уравнение

22. ЗСа²⁺ + 2РO₄^3- = Са₃(РO₄)₂?

23. Са²⁺ + НРO₄^2- = СаНРO₄?

соответствует реакции между

1) Са(ОН)₂ и К₃РO₄

2) СаCl₂ и NaH₂PO₄

3) Са(ОН)₂ и Н₃РО₄

4) СаCl и К₂НРO₄

24—27. В молекулярном уравнении реакции

24. Na₃PO₄ + AgNO₃ ?…

25. Na₂S + Cu(NO₃)₂ ?…

26. Ca(HSO₃)₂ [p-p, t] ?…

27. K₂SO₃ + 2HBr ?… сумма коэффициентов равна

1) 4

2) 5

3) 7

4) 8

28—29. Для реакции полной нейтрализации

28. Fe(OH)₂ + HI ?…

29. Ва(ОН)₂ + H₂S ?…

сумма коэффициентов в полном ионном уравнении составляет

1) 6

2) 8

3) 10

4) 12

30—33. В кратком ионном уравнении реакции

30. NaF + AlCl₃ ?…

31. К₂СO₃ + Sr(NO₃)₂ ?…

32. Mgl₂ + К₃РO₄ ?…

33. Na₂S + H₂SO₄ ?…

сумма коэффициентов равна

1) 3

2) 4

3) 5

4) 6

34—36. В водном растворе соли

34. Са(ClO₄)₂

35. AgF

36. Fe₂(SO₄)₃

образуется среда

1) кислотная

2) нейтральная

3) щелочная

4) любая

37. Концентрация гидроксид-иона увеличивается после растворения в воде соли

1) CsNO₃

2) SrCl₂

3) NaCN

4) KHSO₄

38. Нейтральная среда будет в конечном растворе после смешивания растворов исходных солей в наборах

1) ВаCl₂, Fe(NO₃)₃

2) Na₂CO₃, SrS

3) BaS, ZnSO₄

4) MgCl₂, RbNO₃

39. Установите соответствие между солью и ее способностью к гидролизу.

40. Установите соответствие между солью и средой раствора.

41. Установите соответствие между солью и концентрацией катиона водорода после растворения соли в воде.