Как найти концентрацию соли в гидролизе - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Гидролиз –
обменная реакция вещества с водой.
Гидролиз солей – реакция соли с водой,
приводящая к образованию слабой кислоты
или слабого основания. Схема гидролиза:
К^м++НОН↔КОН^(м-1)++Н⁺

А^н-+НОН↔НА^(н-1)-+ОН^—

Гидролиз обусловлен
образованием слабой кислоты НА^(н-1)-
или слабого основания КОН^(м-1)+.

Соли, образованные
анионом сильной кислоты и катионом
слабого основания, гидролизу не
подвергаются.

Возможны три
варианта гидролиза солей: по катиону,
по аниону и по катиону и аниону
одновременно.

1.
Гидролиз по
аниону –
ему подвергаются соли, образованные
катионом сильного основания и анионом
слабой кислоты (К₂СО₃,
Na₂S,
Na₂SО₃,
CH₃COONa
и т.д.).

В данном случае
при гидролизе – щелочная среда (рН>7).

Пример:

CH₃COONa
+ НОН↔ CH₃COOН+
NaOH

CH₃COO^—+
НОН↔CH₃COOН+ОН^—

Для многозарядного
аниона – протекает ступенчато.

1 ступень Na₂SО₃+
НОН ↔ NaНSО₃+
NaOH

SО₃^2-+
НОН ↔ НSО₃^—+
ОН^—

2 ступень NaНSО₃+
НОН ↔ Н₂SО₃+
NaOH

НSО₃^—+
НОН ↔ Н₂SО₃+
ОН^—

2. Гидролиз
по катиону.
Ему подвергаются соли, образованные
катионом слабого основания и анионом
сильной кислоты (ZnCl₂,
Cu(NO₃)₂
и др.).

Среда при гидролизе
кислая (рН<7). Например:(для многоосновных
— ступенчато).

1 Ступень Cu(NO₃)₂+
НОН ↔ CuОНNO₃+
НNO₃

Cu²⁺+
НОН ↔CuОН⁺+
Н⁺

2 Ступень CuОНNO₃+
НОН ↔Cu(ОН)₂+НNO₃

CuОН⁺+НОН↔
Cu(ОН)₂+Н⁺
(хотя в данном случае 2-ой ступенью
принебрегают).

3. Гидролиз
по катиону и аниону
– гидролиз солей образованных катионом
слабого основания и анеоном слабой
кислоты. (CuF₂,
Al₂S₃
и т.д.)

CuF₂+НОН↔CuОНF+НF

Cu²⁺+НОН↔CuОН⁺+Н⁺

CuОНF+
НОН ↔ Cu(ОН)₂+
НF

CuОН⁺+
НОН ↔ Cu(ОН)₂+
Н⁺

В данном случае
гидролиз протекает довольно интенсивно.
Образующиеся при гидролизе ОН^—
и Н⁺
связываются в молекулу НОН, что усиливает
гидролиз и по катиону и по аниону. Реакция
среды зависит от соотношения констант
диссоциации образующихся кислоты и
основания. В данном случае К_Н_F
>К_Cu_ОН+,
рН <7.

Если кислота и
основание не только слабые электролиты,
но и малорастворимые или неустойчивые
вещества, то гидролиз в ряде случаев
идет до конца и протекает практически
необратимо:

Al₂S₃+6H₂O→2Al(OH)₃↓+3H₂S↑
(Необратимо гидролизующиеся соли
невозможно получить в результате реакции
обмена в водном растворе).

Количественные
характеристики гидролиза: это степень
гидролиза (h) и константа гидролиза (K_г).

h=С_г/С_о,
где С_г
– концентрация гидролизованой части
соли, С_о
– общая концентрация соли в растворе.

В общем виде
гидролиз по аниону: An^—+
НОН↔HAn+
ОН^—K_г=C_HAn∙C_ОН-/C_соли

Гидролиз по катиону:
Kat⁺+
НОН↔ KatОН+ Н⁺,
K_г=C_KatOH∙C_Н+/C_соли

Для гидролиза и
по катиону и по аниону K_г=
C_KatOH∙C_HAn/ C_Н+∙
C_ОН-

Каждая ступень
многозарядных ионов – имеет свою
константу гидролиза.

K_г=с∙h²
или же h=

Литература:

Ахметов,
Н.С. Общая и неорганическая химия /
Н.С.Ахметов. – 3-е изд. – М.: Высшая
школа, 2000. – 743с.
Карапетьянц
М.Х. Общая и неорганическая химия / М.Х.
Карапетьянц, С.И.Дракин. – М.: Высшая
школа, 2002.
Коровин
Н.В. Общая химия / Н.В.Коровин. – М.: Высшая
школа, 2006. – 557 с.
Кузьменко
Н.Е. Краткий курс химии / Н.Е. Кузьменко,
В.В Еремин, В.А. Попков. – М.: Высшая
школа , 2002. – 415 с.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

…

В общем случае, гидролиз солей – это процесс обменного разложения воды и растворенной в ней соли – электролита, приводящий к образованию малодиссоциирующего вещества.

Гидролиз является частным случаем сольволиза – обменного разложения растворенного вещества и растворителя.

Характеризовать гидролиз количественно позволяют такие величины, как Степень гидролиза и константа гидролиза.

Степень гидролиза

Степень гидролиза — это соотношение количества подвергающейся гидролизу соли n_гидр и общего количества растворенной соли n_общ.

Обычно, ее обозначают через h_гидр (или α ):

h_гидр = (n_гидр/n_общ)·100 %

Величина h_гидр увеличивается с уменьшением силы образующих соль кислоты или основания.

Константа гидролиза

Представим в общем виде процесс гидролиза соли, в котором в роли соли выступает – МА, а НА и МОН — соответственно, кислота и основание, которые образуют данную соль:

MA + H₂O ↔ HA + MOH

Применив закон действующих масс, запишем константу, соответствующую этому равновесию:

K = [HA]·[MOH]/[MA]·[H₂O]

Известно, что концентрация воды в разбавленных растворах, имеет практически постоянное значение, поэтому ее можно включить в константу

K·[H₂O]= K_г,

тогда соотношение для константы гидролиза соли K_гбудет иметь такой вид:

K_г = [HA]·[MOH]/[MA]

По величине константы гидролиза можно судить о полноте гидролиза:

чем больше значение константы гидролиза K_г, тем в большей мере протекает гидролиз.

Константа и степень гидролиза связаны соотношением:

K_г = С·h²/(1- h), моль/л

Где С – концентрация соли в растворе,

h- степень гидролиза.

Это выражение можно упростить, т.к. обычно h˂˂1, тогда

K_г = С·h²

Зная, константу гидролиза, можно определить pH среды:

K_г = [HA]·[MOH]/[MA]

Концентрация образовавшейся кислоты равна концентрации гидроксид ионов, тогда

K_г = [OH^—]²/[MA]

Используя это выражение можно вычислить pH раствора

[OH^—] = (K_г·[MA])^1/2 моль/л

[H⁺] = 10^-14/[OH^—] моль/л

pH = -lg[H⁺]

Гидролиз солей можно представить, как поляризационное взаимодействие ионов и их гидратной оболочки.

Гидролиз протекает тем полнее, сильнее поляризующее действие ионов.

Возможны 4 случая протекания гидролиза:

1. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой (гидролиз не протекает)

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой не подвергаются гидролизу.

В этом случае, гидролиз практически не происходит, т.к. катионы и анионы, образующиеся в растворе при диссоциации соли, слабо поляризуют гидратную оболочку. pH среды не изменяется (рН ≈ 7):

NaCl ↔ Na⁺ + Cl^—

Na⁺ + HOH ↔ реакция практически не протекает

Cl^—+ HOH ↔ реакция практически не протекает

2. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой (гидролиз по катиону)

Такое соединение, при ионизации, образует катионы, способные к поляризации гидратной оболочки и анионы, которые их поляризуют слабо. Тогда гидролиз проходит по катиону, при этом среда носит кислый характер, т.е. рН ˂ 7:

NH₄Cl ↔ NH₄⁺ + Cl^—

NH₄⁺ + HOH ↔ NH₄OH + H⁺

Cl^—+ HOH ↔ реакция практически не идет

NH₄Cl+ HOH ↔ NH₄OH + HCl

Для солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой, константа гидролиза и константа диссоциации основания связаны соотношением:

K_г = K_H₂_O/K_осн

Понятно, что чем меньше сила основания, тем в большей степени протекает гидролиз.

Если соль образованна слабым основанием многовалентного металла и сильной кислотой, то ее гидролиз будет протекать ступенчато:

FeCl₂ ↔ Fe²⁺ + 2Cl^—

I ступень	Fe²⁺+ HOH ↔ (FeOH)⁺ + H⁺ FeCl₂ + HOH ↔ (FeOH)Cl + HCl
II ступень	(FeOH)⁺+ HOH ↔ Fe(OH)₂ + H⁺ (FeOH)Cl + HOH↔ Fe(OH)₂+ HCl

Константа гидролиза по первой ступени связана с константой диссоциации основания по второй ступени, а константа гидролиза по второй ступени — с константой диссоциации основания по первой ступени:

K_г1 = K_H2O/K_осн2

K_г2 = K_H2O/K_осн1

Поскольку первая константа диссоциации кислоты всегда больше второй, то первая константа гидролиза всегда больше, чем константа вторая гидролиза, так как первая константа диссоциации основания всегда больше второй

K_г1 > K_г2

Отсюда следует, что по первой ступени, гидролиз всегда будет протекать в большей степени, чем по второй. Этому также способствуют ионы, которые образуются при гидролизе по первой ступени, они приводят подавлению гидролиза по второй ступени, смещая равновесие влево.

Сравнивая величины K_ги K_оснможно качественно определить pH среды.

Так, если K_гнамного больше K_осн, то среда сильнокислая, при K_гнамного меньшей K_осн — среда слабокислая, а если K_ги K_осн сопоставимы, то — среднекислая.

3. Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой (гидролиз по аниону)

Такое соединение в растворе образует слабополяризующие катионы и среднеполяризующие анионы. Гидролиз протекает по аниону, и в его результате создается щелочная среда, pH > 7:

NaCN ↔ Na⁺ + CN^—

CN^—+ HOH ↔ HCN + OH^—

Na⁺+ HOH ↔ реакция практически не идет

NaCN + HOH ↔ HCN + NaOH

Константа гидролиза и константа диссоциации кислоты связаны зависимостью:

K_г = K_H₂_O/K_к-ты

Т.е. гидролиз соли протекает тем полнее, чем слабее образующая эту соль, кислота.

Возможен гидролиз соли, образованной слабой многоосновной кислотой и сильным основанием. В этом случае гидролиз протекает по ступеням:

Na₂SO₃↔ 2Na⁺ + SO₃^2-

I ступень	SO₃^2-+ HOH ↔ HSO₃^—+ OH^— Na₂SO₃ + HOH ↔ NaHSO₃ + NaOH
II ступень	HSO₃^— + HOH ↔ H₂SO₃ + OH^— NaHSO₃+ HOH ↔ H₂SO₃ + NaOH

В этом случае, константа гидролиза по первой и второй ступеням определяется соотношениями:

K_г1 = K_H2O/K_к-ты2

K_г2 = K_H2O/K_к-ты1

Следует помнить, что гидролиз по второй ступени протекает в ничтожно малой степени.

Сравнивая величины K_ги K_к-ты,можно качественно определить pH среды. Так, если K_гнамного больше K_к-ты, то среда сильнощелочная, при K_гнамного меньшей K_к-ты — среда слабощелочная, а если K_ги K_осн сопоставимы, то — среднещелочная.

4. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой (гидролиз и по катиону и по аниону)

Такие соли, при ионизации образуют среднеполяризующие катионы и анионы, поэтому гидролиз возможен как по катиону, так и по аниону.

При этом относительная сила образовавшихся кислоты и основания, будут влиять на характер среды (слабокислая или слабощелочная, pH ≈ 7). Такого типа гидролиз протекает особо полно, обычно с образованием малорастворимого вещества:

Al₂S₃ + 6HOH ↔ 2Al(OH)₃↓+ 3H₂S↑

Константу гидролиза можно рассчитать, зная константы диссоциации кислоты и основания с помощью следующего соотношения:

K_г = K_H₂_O/(K_к-ты·K_осн)

Совместный гидролиз солей

Совместный гидролиз протекает при взаимодействии растворов двух солей, одна из которых образована слабым основанием и сильной кислотой, а вторая напротив сильным основанием и слабой кислотой. Т.е. одна соль гидролизуется по катиону, а другая – по аниону.

В таких случаях гидролиз взаимно усиливается.

Например, рассмотрим совместный гидролиз растворов солей хлорида алюминия и сульфида натрия:

При гидролизе хлорида алюминия соль гидролизуется по катиону:

AlCl₃ ↔ Al³⁺ + 3Cl^—

Al³⁺ + 3HOH ↔ Al(OH)₃ + 3H⁺

При гидролизе сульфида натрия соль гидролизуется по аниону:

Na₂S ↔ 2Na⁺ + S^2-

S^2- + 2HOH ↔ H₂S + 2OH^—

Суммарная реакция гидролиза:

2AlCl₃ + 3Na₂S + 6H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑ + 6NaCl

Влияние различных факторов на протекание гидролиза

Природа соли. Это видно из выражения для константы гидролиза.
Концентрация соли и продуктов реакции. В соответствии с принципом Ле-Шателье, равновесие должно смещаться вправо, при этом увеличивается концентрация ионов водорода (или гидроксид-ионов), что приводит к уменьшению степени гидролиза.
Температура. Известно, что гидролиз притекает с поглощением теплоты (эндотермическая реакция), поэтому согласно принципу Ле Шателье, при увеличении температуры равновесие сдвигается вправо, что ведет к росту степени гидролиза.

В разделе Задачи к разделу Гидролиз солей приведены задачи на определение степени и константы гидролиза, составление уравнений гидролиза, определение рН среды и др.

Источник

Темы кодификатора ЕГЭ: Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, основная и щелочная.

Гидролиз – взаимодействие веществ с водой. Гидролизу подвергаются разные классы неорганических и органических веществ: соли, бинарные соединения, углеводы, жиры, белки, эфиры и другие вещества. Гидролиз солей происходит, когда ионы соли способны образовывать с Н⁺ и ОН^— ионами воды малодиссоциированные электролиты.

Гидролиз солей может протекать:

→ обратимо: только небольшая часть частиц исходного вещества гидролизуется.

→ необратимо: практически все частицы исходного вещества гидролизуются.

Для оценки типа гидролиза необходимо рассмотреть соль, как продукт взаимодействия основания и кислоты. Любая соль состоит из металла и кислотного остатка. Металлы соответствует основание или амфотерный гидроксид (с той же степенью окисления, что и в соли), а кислотному остатку — кислота. Например, карбонату натрия Na₂CO₃ соответствует основание — щелочь NaOH и угольная кислота H₂CO₃.

Обратимый гидролиз солей

Механизм обратимого гидролиза будет зависеть от состава исходной соли. Можно выделить 4 основных варианта, которые мы рассмотрим на примерах:

1. Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой, гидролизуются ПО АНИОНУ.

Примеры таких солей — CH₃COONa, Na₂CO₃, Na₂S, KCN.

Реакция гидролиза:

CH₃COONa + HOH ↔ CH₃COOH + NaOH

в ионной форме:

CH₃COO^— + Na⁺ + HOH ↔ CH₃COOH + Na⁺ + OH^—

сокращенное ионное уравнение:

CH₃COO^— + HOH ↔ CH₃COOH + OH^—

Таким образом, при гидролизе таких солей в растворе образуется небольшой избыток гидроксид-ионов OH^—. Водородный показатель такого раствора рН>7.

Гидролиз солей многоосновных кислот (H₂CO₃, H₃PO₄ и т.п.) протекает ступенчато, с образованием кислых солей:

CO₃^2- + HOH ↔ HCO₃^2- + OH^—

или в молекулярной форме:

Na₂CO₃ + HOH ↔ NaHCO₃ + NaOH

2 ступень:

HCO₃^— + HOH ↔ H₂CO₃ + OH^—

или в молекулярной форме:

NaHCO₃ + HOH ↔ H₂CO₃ + NaOH

Продукты гидролиза по первой ступени подавляют вторую ступень гидролиза, в результате вторая ступень гидролиза протекает незначительно.

2. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой, гидролизуются ПО КАТИОНУ. Пример такой соли: NH₄Cl, FeCl₃, Al₂(SO₄)₃ Уравнение гидролиза:

NH₄⁺ + HOH ↔ NH₃·H₂O + H⁺

или в молекулярной форме:

NH₄Cl + HOH ↔ NH₃·H₂O + HCl

При этом катион слабого основания притягивает гидроксид-ионы из воды, а в растворе возникает избыток ионов Н⁺. Водородный показатель такого раствора рН<7.

Соли, образованные многокислотными основаниями, гидролизуются ступенчато, образуя катионы основных солей. Например:

I ступень:

Fe³⁺ + HOH ↔ FeOH²⁺ + H⁺

FeCl₃ + HOH ↔ FeOHCl₂ + HCl

II ступень:

FeOH²⁺ + HOH ↔ Fe(OH)₂⁺ + H⁺

FeOHCl₂ + HOH ↔ Fe(OH)₂Cl+ HCl

III ступень:

Fe(OH)₂⁺ + HOH ↔ Fe(OH)3 + H⁺

Fe(OH)₂Cl + HOH ↔ Fe(OH)₃ + HCl

Гидролиз по второй и, в особенности, по третьей ступени практически не протекает при комнатной температуре.

3. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой, гидролизуются И ПО КАТИОНУ, И ПО АНИОНУ.

Примеры таких солей: CH₃COONH₄, (NH₄)₂CO₃, HCOONH₄,

Уравнение гидролиза:

CH₃COO^— + NH₄⁺ + HOH ↔ CH₃COOH + NH₃·H₂O

CH₃COONH₄ + HOH ↔ CH₃COOH + NH₃·H₂O

В этом случае реакция раствора зависит от соотношения констант диссоциации образующихся кислот и оснований. В большинстве случаев реакция раствора будет примерно нейтральной, рН ≅ 7. Точное значение рН зависит от относительной силы основания и кислоты.

4. Гидролиз солей, образованных сильным основанием и сильной кислотой, в водных растворах НЕ ИДЕТ.

Сведем вышеописанную информацию в общую таблицу:

Необратимый гидролиз

Необратимый гидролиз происходит, если при гидролизе выделяется газ, осадок или вода, т.е. вещества, которые при данных условиях не могут взаимодействовать между собой. Необратимый гидролиз является химической реакцией, т.к. реагирующие вещества взаимодействуют практически полностью.

Варианты необратимого гидролиза:

Гидролиз, в который вступают растворимые соли 2х-валентных металлов (Be²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Pb²⁺, Cu²⁺ и др.) с сильным ионизирующим полем (слабые основания) и растворимые карбонаты/гидрокарбонаты. При этом образуются нерастворимые основные соли (гидроксокарбонаты):

2MgCl₂ + 2Na₂CO₃ + H₂O = Mg₂(OH)₂CO₃ + 4NaCl + CO₂

2МеCl₂ + 2Na₂CO₃ + Н₂О = (МеОН)₂CO₃ + 4NaCl + СО₂ (Ме^II, кроме Fe, Ca,Sr,Ba).

! Исключения: (соли Ca, Sr, Ba и Fe²⁺) – в этом случае получим обычный обменный процесс:

CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃ + 2NaCl,

МеCl₂ + Na₂CO₃ = МеCO₃ + 2NaCl (Ме – Fe, Ca, Sr, Ba).

Взаимный гидролиз, протекающий при смешивании двух солей, гидролизованных по катиону и по аниону. Продукты гидролиза по второй ступени усиливают гидролиз по первой ступени и наоборот. Поэтому в таких процессах образуются не просто продукты обменной реакции, а продукты гидролиза (совместный или взаимный гидролиз).Соли металлов со степенью окисления +3 (Al³⁺, Cr³⁺) и соли летучих кислот (карбонаты, сульфиды, сульфиты) при смешивании в растворе (взаимном гидролизе) образуют осадок гидроксида и газ (H₂S, SO₂, CO₂):

2AlCl₃ + 3K₂S +6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S↑ + 6KCl,

2CrCl₃ + 3K₂CO₃ + 3H₂O = 2Сr(ОН)₃ + 3СO₂ + 6KCl,

2МеCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3Н₂О=2Ме(ОН)₃ + 6NaCl + 3СО₂ (Ме^III),

2МеCl₃ + 3Na₂SO₃ + 3Н₂О=2Ме(ОН)₃ + 6NaCl + 3SО₂ (Ме^III),

2МеCl₃ + 3Na₂S + 3Н₂О=2Ме(ОН)₃ + 6NaCl + 3H₂S (Ме^III).

Соли Fe³⁺ при взаимодействии с карбонатами также при смешивании в растворе (взаимном гидролизе) образуют осадок гидроксида и газ:

2FeCl₃ + 3K₂CO₃ + 3H₂O = 2Fe(ОН)₃ + 3СO₂ + 6KCl

! Исключения: при взаимодействии солей трехвалентного железа с сульфидами реализуется окислительно-восстановительная реакция:

2FeCl₃ + 3K₂S_(изб) = 2FeS + S↓ + 6KCl (при избытке сульфида калия)

При взаимодействии солей трехвалентного железа с сульфитами также реализуется окислительно-восстановительная реакция.

Полные уравнения таких реакций выглядят довольно сложно. Поначалу я рекомендую составлять такие уравнения в 2 этапа: сначала составляем обменную реацию без участия воды, затем разлагаем полученный продукт обменной реакции водой. Сложив эти две реакции и сократив одинаковые вещества, мы получаем полное уравнение необратимого гидролиза.

3. Гидролиз галогенангидридов и тиоангидридов происходит также необратимо. Галогенангидриды разлагаются водой по схеме ионного обмена (H⁺OH^—) до соответствующих кислот (в случае водного гидролиза) и солей (в случае щелочного гидролиза). Степень окисления центрального элемента и остальных при этом не изменяется!

SO₂Cl₂ + 2 H₂O = H₂SO₄ + 2 HCl,

SOCl₂ + 2 H₂O = H₂SO₃ + 2HCl,

PCl₅ + 4 H₂O = H₃PO₄ + 5HCl,

CrO₂Cl₂ + 2H₂O = H₂CrO₄ + 2HCl,

PCl₅ + 8NaOH = Na₃PO₄ + 5NaCl + 4H₂O,

Галогенангидрид – это соединение, которое получается, если в кислоте ОН-группу заменить на галоген. При гидролизе галогенангидридов кислот образуются соответствующие данным элементам и степеням окисления кислоты и галогеноводородные кислоты.

POCl₃ + 3H₂O = H₃PO₄ + 3HCl

Галогенангидриды некоторых кислот:

Кислота	Галогенангидриды
H₂SO₄	SO₂Cl₂
H₂SO₃	SOCl₂
H₂CO₃	COCl₂
H₃PO₄	POCl_3,PCl₅

Тиоангидриды (сульфангидриды) — так называются, по аналогии с безводными окислами (ангидридами), сернистые соединения элементов (например, Sb₂S₃, As₂S₅, SnS₂, CS₂ и т. п.).

Необратимый гидролиз бинарных соединений, образованных металлом и неметаллом:

сульфиды трехвалентных металлов вводе необратимо гидролизуются до сероводорода и и гидроксида металла:

Al₂S₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S

при этом возможен кислотный гидролиз, в таком случае образуются соль металла и сероводород:

Al₂S₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂S

гидролиз карбидов приводит к образованию гидроксида металла в водной среде, соли металла в кислой де и соответствующего углеводорода — метана, ацетилена или пропина:

Ca⁺²C^-1₂ + H₂O = Ca⁺²(OH)₂ + C^-1₂H₂

Al⁺³₄C^-4₃ + 12H₂O = 4Al⁺³(OH)₃ + 3C^-4H₄,

Ca₃N₂ + H₂O =

Ca₃P₂ + H₂O =

Mg₂Si + H₂O =

Некоторые соли необратимо гидролизуются с образованием оксосолей:

BiCl₃ + H₂O = BiOCl + 2HCl,

SbCl₃ + H₂O = SbOCl + 2HCl.

Алюмокалиевые квасцы:

KAl(SO₄)₂ + K₂S + H₂O =

MgCl₂ + NaНCO₃ + H₂O =

ZnSO₄ + CsНCO₃ + H₂O =

CdSO₄ + RbНCO₃ + H₂O =

CaSO₄ + Rb₂CO₃ + H₂O =

FeCl₂ + Rb₂CO₃ + H₂O =

Количественно гидролиз характеризуется величиной, называемой степенью гидролиза.

Степень гидролиза (α) — отношение количества (концентрации) соли, подвергающейся гидролизу, к общему количеству (концентрации) растворенной соли. В случае необратимого гидролиза α≅1.

Факторы, влияющие на степень гидролиза:

1. Температура

Гидролиз — эндотермическая реакция! Нагревание раствора приводит к интенсификации процесса.

Пример: изменение степени гидролиза 0,01 М CrCl₃ в зависимости от температуры:

2. Концентрация соли

Чем меньше концентрация соли, тем выше степень ее гидролиза.

Пример: изменение степени гидролиза Na₂CO₃ в зависимости от температуры:

По этой причине для предотвращения нежелательного гидролиза хранить соли рекомендуется в концентрированном виде.

3. Добавление к реакционной смеси кислоты или щелочи

Изменяя концентрация одного из продуктов, можно смещать равновесие реакции гидролиза в ту или иную сторону.

Пройти тест по теме Гидролиз:

Здесь вы можете потренироваться в решении тестовых заданий в формате ЕГЭ по теме Гидролиз.

Тренировочные тесты по теме «Гидролиз»( с ответами)

268

Создан на
16 января, 2022 От Admin

Тренажер задания 21

Тренажер задания 21 ЕГЭ по химии

1 / 10

Для веществ, приведённых в перечне, определите характер среды их водных растворов.

1) KHCO₃

2) Ba(NO₃)₂

3) ZnSO₄

4) HCIO₃

Запишите номера веществ в порядке возрастания значения рН их водных растворов, учитывая, что концентрация (моль/л) всех растворов одинаковая.

2 / 10

Для веществ, приведённых в перечне, определите характер среды их водных растворов.

1) сероводород

2) аммиак

3) бромоводород

4) нитрат бария

Запишите номера веществ в порядке возрастания значения рН их водных растворов, учитывая, что концентрация всех растворов (моль/л) одинаковая.

3 / 10

Для веществ, приведённых в перечне, определите характер среды их водных растворов.

1) FeCl₂

2) HNO₃

3) K₃PO₄

4) LiOH

4 / 10

Для веществ, приведённых в перечне, определите характер среды их водных растворов.

1) сероводород

2) иодоводород

3) сульфат лития

4) карбонат рубидия

Запишите номера веществ в порядке возрастания значения pН их водных растворов, учитывая, что концентрация всех растворов (моль/л) одинаковая.

5 / 10

Для веществ, приведённых в перечне, определите характер среды их водных растворов.

1) KF

2) LiNO₃

3) (NH₄)₂SО₄

4) H₂SО₄

6 / 10

Для веществ, приведённых в перечне, определите характер среды их водных растворов.

1) Na₂CO₃

2) Н₃РО₄

3) Ва(NO₃)₂

4) Са(ОН)₂

7 / 10

Для веществ, приведённых в перечне, определите характер среды их водных растворов.

1) Na₂CO₃

2) ZnCl₂

3) K₂SO₄

4) HBr

8 / 10

Для веществ, приведённых в перечне, определите характер среды их водных растворов.

1) NH₄NO₃

2) HNO₃

3) Na₂S

4) K₂SO₄

9 / 10

Для веществ, приведённых в перечне, определите характер среды их водных растворов.

1) уксусная кислота

2) метиламин

3) азотная кислота

4) гидроксид кальция

10 / 10

Для веществ, приведённых в перечне, определите характер среды их водных растворов.

1) CH₃COOK

2) SrCl₂

3) FeCl₂

4) HNO₃

Ваша оценка

The average score is 31%

Источник

Гидролиз

Гидролиз (греч. hydor — вода и lysis — разрушение) — процесс расщепления молекул сложных химических веществ за счет реакции с молекулами воды.

В химии, как и в жизни, разрушается чаще всего нестойкое и слабое (стойкое и сильное выдерживает удар). Запомните, что гидролиз (вода) разрушает «слабое» — это правило вам очень пригодится.

Любая соль состоит из остатка основания и кислоты. Абсолютно любая:

NaCl — производное основания NaOH и кислоты HCl
KNO₃ — производное основания KOH и кислоты HNO₃
CuSO₄ — производное основания Cu(OH)₂ и кислоты H₂SO₄
Al₃PO₄ — производное основания Al(OH)₃ и кислоты H₃PO₄
Ca(NO₂)₂ — производное основания Ca(OH)₂ и кислоты HNO₂

Чтобы успешно решать задания по теме гидролиза и писать реакции, вам следует запомнить, какие основания и кислоты являются слабыми, а какие — сильными.

При изучении гидролиза я рекомендую ученикам сохранить на гаджет схему, которую вы видите ниже. Для того, чтобы приобрести нужный опыт — она незаменима. Пользуйтесь ей как можно чаще, подглядывайте в нее и она незаметно окажется в вашем интеллектуальном составляющем

По катиону, по аниону или нет гидролиза?

Итак, если в состав соли входит остаток сильного основания и остаток сильной кислоты — гидролиза не происходит. Примеры: NaCl, KBr, CaSO₄. Также гидролиза не происходит, если соль нерастворима (вне зависимости от того, чем она образована): AlPO₄, FeSO₃, CaSO₃.

Если в состав соли входит остаток слабого основания и остаток сильной кислоты, то гидролиз идет по катиону. Помните, что гидролиз разрушает слабое, в данном случае — катион. Примеры: AlCl₃, MgBr₂, Cr₂SO₄, NH₄NO₃.

Катион NH₄ + и его основание NH₄OH , несмотря на растворимость, является слабым, поэтому гидролиз будет идти по катиону в соли NH₄Cl. Замечу также, что Ca(OH)₂ считается растворимым основанием, поэтому гидролиза соли CaCl₂ не происходит.

Если в состав соли входит остаток сильного основания и остаток слабой кислоты, то гидролиз идет по аниону. Примеры: K₃PO₄, NaNO₂, Ca(OCl)₂, Ba(CH₃COO)₂, Li₂SiO₃.

Если соль образована остатком слабого основания и слабой кислоты, то гидролиз идет и по катиону, и по аниону. Примеры: Mg(NO₂)₂, Al₂S₃, Cr₂(SO₃)₃, CH₃COONH₄.

Среда раствора

Среда раствора может быть нейтральной, кислой или щелочной. Определяется типом гидролиза. Некоторые задания могут быть построены так, что, увидев соль, вы должны будете определить ее тип раствора.

Обрадую вас: если вы усвоили тему гидролиза, сделать это проще простого. В случае, когда гидролиз не идет или идет и по катиону, и по аниону среда раствора — нейтральная.

Если гидролиз идет по катиону (разрушается остаток основания) среда — кислая, если гидролиз идет по аниону (разрушается остаток кислоты), то среда раствора будет щелочная. Изучите примеры.

Однако замечу, что в дигидрофосфатах, гидросульфитах и гидросульфатах среда всегда кислая из-за особенностей диссоциации. Примеры: NH₄H₂PO₄, LiHSO₄. В гидрофосфатах среда щелочная из-за того, что константа диссоциации по третьей ступени меньше, чем константа гидролиза. Примеры: K₂HPO₄, Na₂HPO₄.

Попробуйте определить среду раствора для соединений из самостоятельного задания, которое вы только что решили. Ниже будет располагаться решение.

С целью запутать в заданиях часто бывают даны синонимы. Так «среду раствора» могут заменить водородным показателем pH.

Запомните, что кислая среда характеризуется pH 7.

Например, в соли CaCl₂ среда раствора будет нейтральной (pH=7), а в растворе AlCl₃ — кислой (pH

Гидролиз солей

В общем случае, гидролиз солей – это процесс обменного разложения воды и растворенной в ней соли – электролита, приводящий к образованию малодиссоциирующего вещества.

Степень гидролиза

Обычно, ее обозначают через h_гидр (или α ):

Величина h_гидр увеличивается с уменьшением силы образующих соль кислоты или основания.

Константа гидролиза

MA + H₂O ↔ HA + MOH

Применив закон действующих масс, запишем константу, соответствующую этому равновесию:

тогда соотношение для константы гидролиза соли K_г будет иметь такой вид:

По величине константы гидролиза можно судить о полноте гидролиза:

чем больше значение константы гидролиза K_г, тем в большей мере протекает гидролиз.

Константа и степень гидролиза связаны соотношением:

Где С – концентрация соли в растворе,

h- степень гидролиза.

Это выражение можно упростить, т.к. обычно h˂˂1, тогда

Зная, константу гидролиза, можно определить pH среды:

Концентрация образовавшейся кислоты равна концентрации гидроксид ионов, тогда

K_г = [OH — ] 2 /[MA]

Используя это выражение можно вычислить pH раствора

[OH — ] = (K_г·[MA]) 1/2 моль/л

[H + ] = 10 -14 /[OH — ] моль/л

pH = -lg[H + ]

Гидролиз солей можно представить, как поляризационное взаимодействие ионов и их гидратной оболочки.

Гидролиз протекает тем полнее, сильнее поляризующее действие ионов.

Возможны 4 случая протекания гидролиза:

1. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой (гидролиз не протекает)

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой не подвергаются гидролизу.

NaCl ↔ Na + + Cl —

Na + + HOH ↔ реакция практически не протекает

Cl — + HOH ↔ реакция практически не протекает

2. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой (гидролиз по катиону)

NH₄Cl ↔ NH₄ + + Cl —

NH₄ + + HOH ↔ NH₄OH + H +

Cl — + HOH ↔ реакция практически не идет

NH₄Cl+ HOH ↔ NH₄OH + HCl

Понятно, что чем меньше сила основания, тем в большей степени протекает гидролиз.

FeCl₂ ↔ Fe 2+ + 2Cl —

I ступень	Fe 2+ + HOH ↔ (FeOH) + + H + FeCl₂ + HOH ↔ (FeOH)Cl + HCl
II ступень	(FeOH) + + HOH ↔ Fe(OH)₂ + H + (FeOH)Cl + HOH↔ Fe(OH)₂ + HCl

Сравнивая величины K_г и K_осн можно качественно определить pH среды.

Так, если K_г намного больше K_осн, то среда сильнокислая, при K_г намного меньшей K_осн — среда слабокислая, а если K_г и K_осн сопоставимы, то — среднекислая.

3. Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой (гидролиз по аниону)

NaCN ↔ Na + + CN —

CN — + HOH ↔ HCN + OH —

Na + + HOH ↔ реакция практически не идет

NaCN + HOH ↔ HCN + NaOH

Константа гидролиза и константа диссоциации кислоты связаны зависимостью:

Т.е. гидролиз соли протекает тем полнее, чем слабее образующая эту соль, кислота.

I ступень	SO₃ 2- + HOH ↔ HSO₃ — + OH — Na₂SO₃ + HOH ↔ NaHSO₃ + NaOH
II ступень	HSO₃ — + HOH ↔ H₂SO₃ + OH — NaHSO₃ + HOH ↔ H₂SO₃ + NaOH

В этом случае, константа гидролиза по первой и второй ступеням определяется соотношениями:

Следует помнить, что гидролиз по второй ступени протекает в ничтожно малой степени.

Сравнивая величины K_г и K_к-ты, можно качественно определить pH среды. Так, если K_г намного больше K_к-ты, то среда сильнощелочная, при K_г намного меньшей K_к-ты — среда слабощелочная, а если K_г и K_осн сопоставимы, то — среднещелочная.

4. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой (гидролиз и по катиону и по аниону)

Совместный гидролиз солей

В таких случаях гидролиз взаимно усиливается.

Например, рассмотрим совместный гидролиз растворов солей хлорида алюминия и сульфида натрия:

При гидролизе хлорида алюминия соль гидролизуется по катиону:

AlCl₃ ↔ Al 3+ + 3Cl —

Al 3+ + 3HOH ↔ Al(OH)₃ + 3H +

При гидролизе сульфида натрия соль гидролизуется по аниону:

Na₂S ↔ 2Na + + S 2-

S 2- + 2HOH ↔ H₂S + 2OH —

Суммарная реакция гидролиза:

Влияние различных факторов на протекание гидролиза

Природа соли. Это видно из выражения для константы гидролиза.
Концентрация соли и продуктов реакции. В соответствии с принципом Ле-Шателье, равновесие должно смещаться вправо, при этом увеличивается концентрация ионов водорода (или гидроксид-ионов), что приводит к уменьшению степени гидролиза.
Температура. Известно, что гидролиз притекает с поглощением теплоты (эндотермическая реакция), поэтому согласно принципу Ле Шателье, при увеличении температуры равновесие сдвигается вправо, что ведет к росту степени гидролиза.

Гидролиз

О чем эта статья:

11 класс, ЕГЭ/ОГЭ

Определение гидролиза

Гидролиз — это процесс взаимодействия сложного химического вещества с водой, итогом которого становится разложение молекул этого вещества. Сам термин происходит от двух греческих слов: hydor, что значит «вода», и lysis, то есть «распад».

Гидролизации подвержены как органические, так и неорганические вещества: углеводы, белки, оксиды, карбиды, соли и т. д. Например, гидролиз органических соединений напрямую связан с пищеварением — с его помощью происходит распад и усвоение клетками организма жиров, белков, углеводов. Но сейчас мы займемся неорганической химией и рассмотрим гидролизацию на примере солей.

Гидролиз солей — это реакция взаимодействия ионов соли с Н + и ОН − ионами воды, которая ведет к распаду исходного соединения. В результате такого ионного обмена образуется слабый электролит — кислотный, щелочной или нейтральный.

Условия гидролиза

Далеко не все соединения распадаются, вступая в реакцию с молекулами воды. Сейчас мы на примере солей рассмотрим, какие вещества подвергаются гидролизу, а какие нет, и от чего это зависит.

Начнем с того, что любая соль включает основание — амфотерный гидроксид, и кислотный остаток.

сульфат меди CuSO4состоит из основания Cu(ОН)2и кислоты H2SO4;

хлорид натрия NaCl состоит из основания NaOH и кислоты HCl;

хлорид цинка ZnCl2состоит из основания Zn(ОН)2 и кислоты HCI;

карбонат натрия Na2CO3состоит из основания NaOH и кислоты H2CO3.

В жизни первым разрушается самое слабое, и гидролиз в химии действует по тому же принципу. В ходе этой реакции распадаются более слабые соединения (основания или кислотные остатки). Слабый катион или слабый анион вступают во взаимодействие с ионами воды и связывают один из них или оба. В растворе образуется избыток ионов H + или гидроксильная группа OH − .

В зависимости от того, какие соли подвергаются гидролизу — со слабым основанием или слабой кислотой, в итоге может получиться кислая, щелочная или нейтральная среда водного раствора.

А что происходит, если соль состоит из сильного основания и сильного кислотного остатка? Ничего. 🙂 В этом случае ее сильные катионы и анионы не взаимодействуют с ионами воды. Такая соль не распадается, то есть не подвержена гидролизу.

Схема химической реакции гидролиза выглядит так:

XY + HOH ↔ XH + HOY

В данном случае:

XY — формула соли;

XH — кислотный остаток;

Индикаторы среды раствора

Для определения среды раствора за считанные секунды используются специальные индикаторы. Самый распространенный из них — лакмусовая бумага, но также популярны фенолфталеин и метиловый оранжевый. В нейтральной среде они не меняют свой цвет, а в кислотной или щелочной — приобретают другую окраску.

Изменение цвета индикатора однозначно говорит о том, что произошла гидролизация. Однако если цвет остался тем же — это не всегда означает отсутствие гидролиза. Среда будет почти нейтральной и в том случае, когда гидролизу подвергается соль со слабым основанием и слабой кислотой. Но об этом поговорим дальше, а пока посмотрите таблицу.

Виды гидролиза

Мы выяснили, что в составе соли может быть слабый ион, который и отвечает за гидролизацию. Он находится в основании, в кислотном остатке или в обоих компонентах, и от этого зависит тип гидролиза.

Соль с сильным основанием и сильной кислотой

Гидролиз отсутствует. Как вы уже знаете, при наличии сильного основания и сильного кислотного остатка соль не распадается при взаимодействии с водой. Так, например, невозможен гидролиз хлорида натрия (NaCl), поскольку в составе этого вещества нет слабых ионов. К таким же не подверженным гидролизации солям относят KClO₄, Ba(NO₃)₂ и т. д.

Среда водного раствора — нейтральная, т. е. pH = 7.

Реакция индикаторов: не меняют свой цвет (лакмус остается фиолетовым, а фенолфталеин — бесцветным).

Соль со слабым основанием и сильной кислотой

Гидролиз по катиону. Как мы помним, гидролизация происходит только при наличии слабого иона, в данном случае — иона основания. Его катион вступает в реакцию и связывает гидроксид-ионы воды OH − . В итоге образуется раствор с избытком ионов водорода H + .

Среда водного раствора — кислая, pH меньше 7.

Реакция индикаторов: фенолфталеин остается бесцветным, лакмус и метиловый оранжевый — краснеют.

Нитрат аммония NH₄NO₃ состоит из слабого основания NH₄OH и сильного кислотного остатка HNO₃, поэтому он гидролизуется по катиону, то есть его катион NH₄ + связывает ионы воды OH − .

Соль с сильным основанием и слабой кислотой

Гидролиз по аниону. Если слабым оказывается ион кислотного остатка, его отрицательно заряженная частица (анион) взаимодействует с катионом водорода H + в молекуле воды. В итоге получается раствор с повышенным содержанием OH − .

Среда водного раствора — щелочная, pH больше 7.

Реакция индикаторов: фенолфталеин становится малиновым, лакмус — синим, а метиловый оранжевый желтеет.

Нитрат калия KNO₂ отличается сильным основанием KOH и слабым кислотным остатком HNO₂, поэтому он гидролизуется по аниону. Другими словами, анион кислоты NO₂ − связывает ионы воды H + .

Молекулярное уравнение: KNO₂ + H₂O ↔ HNO₂ + KOH

Ионное уравнение: K + + NO₂ − + HOH ↔ HNO₂ + K + + OH −

Гидролиз по катиону и аниону. Если у соли оба компонента — слабые, при взаимодействии с водой в реакцию вступает и анион, и катион. При этом катион основания связывает ионы воды OH − а анион кислоты связывает ионы H +

Среда водного раствора: нейтральная, слабокислая или слабощелочная.

Реакция индикаторов: могут не изменить свой цвет.

Цианид аммония NH₄CN включает слабое основание NH₄OH и слабую кислоту HCN.

Молекулярное уравнение: NH₄CN + H₂O ↔ NH₄OH + HCN

Ионное уравнение: NH₄ + + CN − + HOH ↔ NH₄OH + HCN

Среда в данном случае будет слабощелочной.

Обобщим все эти сведения в таблице гидролиза солей.

Ступенчатый гидролиз

Любой из видов гидролиза может проходить ступенчато. Так бывает в тех случаях, когда с водой взаимодействует соль с многозарядными катионами и анионами. Сколько ступеней будет включать процесс — зависит от числового заряда иона, отвечающего за гидролиз.

Как определить количество ступеней:

если соль содержит слабую многоосновную кислоту — число ступеней равняется основности этой кислоты;

если соль содержит слабое многокислотное основание — число ступеней определяют по кислотности основания.

Для примера рассмотрим гидролиз карбоната калия K₂CO₃. У нас есть двухосновная слабая кислота H₂CO₃, а значит, гидролизация пройдет по аниону в две ступени.

I ступень: K₂CO₃+HOH ↔ KOH+KHCO₃, итогом которой стало получение гидроксида калия (KOH) и кислой соли (KHCO₃).

II ступень: K₂HCO₃+HOH ↔ KOH+H₂CO₃, в итоге получился тот же гидроксид калия (KOH) и слабая угольная кислота (H₂CO₃).

Для приблизительных расчетов обычно принимают в учет только результаты первой ступени.

Обратимый и необратимый гидролиз

Химические вещества могут гидролизоваться обратимо или необратимо. В первом случае распадается лишь некоторое количество частиц, а во втором — практически все. Если соль полностью разлагается водой, это необратимый процесс, и его называют полным гидролизом.

Необратимо гидролизуются соли, в составе которых есть слабые нерастворимые основания и слабые и/или летучие кислоты. Такие соединения могут существовать лишь в сухом виде, их не получить путем смешивания водных растворов других солей.

Например, полному гидролизу подвергается сульфид алюминия:

Как видите, в результате гидролизации образуется гидроксид алюминия и сероводород.

Необратимые реакции при взаимодействии с водой имеют место и в органической химии. В качестве примера рассмотрим полный гидролиз органического вещества — карбида кальция, в результате которого образуется ацетилен:

Степень гидролиза

Взаимодействие соли или другого химического соединения с водой может усиливаться или ослабляться в зависимости от нескольких факторов. Если нужно получить количественное выражение гидролиза, говорят о его степени, которая указывается в процентах.

h — степень гидролиза,

n_гидр. — количество гидролизованного вещества,

n_общ. — общее количество растворенного в воде вещества.

На степень гидролизации может повлиять:

температура, при которой происходит процесс;

концентрация водного раствора;

состав участвующих в гидролизе веществ.

Можно усилить гидролиз с помощью воды (просто разбавить полученный раствор) или стимулировать процесс повышением температуры. Более сложным способом будет добавление в раствор такого вещества, которое могло бы связать один из продуктов гидролиза. К соли со слабой кислотой и сильным основанием нужно добавить соль со слабым основанием и сильной кислотой.

Для ослабления гидролиза раствор охлаждают и/или делают более концентрированным. Также можно изменить его состав: если гидролизация идет по катиону — добавляют кислоту, а если по аниону — щелочь.

Итак, мы разобрались, что такое гидролиз солей и каким он бывает. Пора проверить свои знания и ответить на вопросы по материалу.

Вопросы для самопроверки:

Назовите необходимое условие для гидролиза.

Какие типы гидролиза вы знаете?

В каком случае в результате гидролиза может образоваться слабощелочная или слабокислая среда?

По какому типу гидролизуется соль с сильным основанием и слабым кислотным остатком?

При гидролизе соли с сильным основанием и слабой кислотой для ослабления процесса нужно добавить в раствор кислоту или щелочь?

Как воздействует на гидролиз разбавление раствора водой?

Как определяется количество ступеней гидролиза?

Какая среда раствора образуется при гидролизации солей NaF, KCl, FeBr₂, Na₂PO₄? Ответов может быть несколько.

Какие из солей гидролизуются по катиону: Csl, FeSO₄, RbNO₃, CuSO₄, Mn(NO₃)₂? Ответов может быть несколько.

Какая из солей не подвергается гидролизу: K₂HPO₄, KNO₃, KCN, Ni(NO₃)₂?

источники:

http://zadachi-po-khimii.ru/obshaya-himiya/gidroliz-solej.html

http://skysmart.ru/articles/chemistry/gidroliz

Источник

Гидролиз солей

Тема «Гидролиз солей» – одна из наиболее
трудных для учащихся 9-го класса, изучающих
неорганическую химию. И как думается, трудность
ее не в действительной сложности самого
изучаемого материала, а в том, как он излагается в
учебниках. Так, у Ф.Г.Фельдмана и Г.Е.Рудзитиса из
соответствующего параграфа очень мало, что можно
понять. В учебниках же Л.С.Гузея и Н.С.Ахметова
данная тема вообще исключена, хотя учебник
Ахметова предназначен для учащихся 8–9-х классов
с углубленным изучением химии.
Пользуясь учебниками указанных авторов, ученик
вряд ли сможет хорошо понять теорию растворов,
сущность электролитической диссоциации веществ
в водной среде, соотнести реакции ионного обмена
с реакциями гидролиза солей, образованных
разными по силе кислотами и основаниями. Кроме
того, в конце каждого учебника имеется таблица
растворимости, но нигде и никак не поясняется,
почему в отдельных ее клеточках стоят прочерки, а
в текстах учебников ученики встречают формулы
этих солей.
Мы попытаемся в краткой лекции для учителей
(прежде всего для начинающих, им особенно трудно
отвечать на возникающие у детей вопросы)
восполнить данный пробел и по-своему осветить
проблему составления уравнений реакций
гидролиза и определения характера образующейся
среды.

Гидролизом называется процесс разложения
веществ водой (само слово «гидролиз» об этом
говорит: греч. –
вода и –
разложение). Разные авторы, давая определение
этому явлению, выделяют, что при этом
образуется кислота или кислая соль, основание
или основная соль (Н.Е.Кузьменко); при
взаимодействии ионов соли с водой образуется
слабый электролит (А.Э.Антошин); в результате
взаимодействия ионов соли с водой смещается
равновесие электролитической диссоциации воды (А.А.Макареня);
составные части растворенного вещества
соединяются с составными частями воды
(Н.Л.Глинка) и т.д.
Каждый автор, давая определение гидролиза,
отмечает наиболее важную, на его взгляд, сторону
этого сложного, многогранного процесса. И каждый
из них по-своему прав. Думается, дело учителя,
какому определению отдать предпочтение – что
ему ближе по его образу мышления.
Итак, гидролиз – это разложение веществ водой.
Причиной его является электролитическая
диссоциация соли и воды на ионы и взаимодействие
между ними. Вода диссоциирует незначительно на
ионы Н⁺ и ОН^– ( 1
молекула из 550 000), причем в процессе гидролиза
один или оба этих иона могут связываться с
ионами, образующимися при диссоциации соли, в
малодиссоциирующее, летучее или нерастворимое в
воде вещество.
Соли, образованные сильными основаниями (NаОН,
КОH, Ва(ОH)₂) и сильными кислотами (Н₂SO₄,
HCl, НNO₃), гидролизу не подвергаются, т.к.
образующие их катионы и анионы не способны в
растворах связывать ионы Н⁺ и ОН^–
(причина – высокая диссоциация).
Когда соль образована слабым основанием или
слабой кислотой или оба «родителя» – слабые,
соль в водном растворе подвергается гидролизу.
При этом реакция среды зависит от относительной
силы кислоты и основания. Другими словами, водные
растворы таких солей могут быть нейтральными,
кислыми или щелочными в зависимости от констант
диссоциации образующихся новых веществ.
Так, при диссоциации ацетата аммония СН₃СООNН₄
реакция раствора будет слабощелочной, т.к.
константа диссоциации NН₄ОН (k_дис =
6,3•10^–5) больше константы диссоциации СН₃СООН
(k_дис = 1,75•10^–5). У другой же соли
уксусной кислоты – ацетата алюминия (СН₃СОО)₃Al
– реакция раствора будет слабокислой, т.к. k_дис(СН₃СООН)
= 1,75•10^–5 больше k_дис(Al(ОН)₃) =
1,2•10^–6.
Реакции гидролиза в одних случаях являются
обратимыми, а в других – идут до конца.
Количественно гидролиз характеризуется
безразмерной величиной _г, называемой степенью гидролиза и
показывающей, какая часть от общего количества
молекул соли, находящихся в растворе,
подвергается гидролизу:

_г
= n/N•100%,

где n – число гидролизованных молекул, N
– общее число молекул в данном растворе.
Например, если _г
= 0,1%, то это означает, что из 1000 молекул соли водой
разложилась только одна:

n = _г•N/100
= 0,1•1000/100 = 1.

Степень гидролиза зависит от температуры,
концентрации раствора и природы растворенного
вещества. Так, если рассмотреть гидролиз cоли СН₃СООNа,
то степень ее гидролиза для растворов различной
концентрации будет следующая: для 1М раствора –
0,003%, для 0,1М – 0,01%, для
0,01М – 0,03%, для 0,001М – 0,1% (данные взяты из книги
Г.Реми). Эти значения согласуются с принципом Ле
Шателье.
Повышение температуры увеличивает кинетическую
энергию молекул, их распад на катионы и анионы и
взаимодействие с ионами воды (Н⁺ и ОН^–)
– слабого при комнатной температуре
электролита.
Учитывая природу реагирующих веществ, для
связывания ионов ОН^– к раствору соли можно
добавить кислоту, а для связывания ионов Н⁺
– щелочь. Можно также добавить другие соли,
гидролизующиеся по противоположному иону. В этом
случае происходит взаимное усиление гидролиза
обеих солей.
Ослабить гидролиз можно (если это необходимо)
понижением температуры, увеличением
концентрации раствора, введением в него одного
из продуктов гидролиза: кислоты, если при
гидролизе накапливаются ионы Н⁺, или
щелочи, если накапливаются ионы ОН^–.
Все реакции нейтрализации протекают
экзотермически, а гидролиза – эндотермически.
Поэтому выход первых с повышением температуры
уменьшается, а вторых – увеличивается.
Ионы Н⁺ и ОН^– не могут существовать в
растворе в значительных концентрациях – они
соединяются в молекулы воды, смещая равновесие
вправо.
Разложение соли водой объясняется связыванием
катионов и/или анионов диссоциированной соли в
молекулы слабого электролита ионами воды (Н⁺
и/или ОН^–), всегда имеющимися в растворе.
Образование слабого электролита, осадка, газа
или полное разложение нового вещества
равноценно удалению ионов соли из раствора, что в
соответствии с принципом Ле Шателье (действие
равно противодействию) смещает равновесие
диссоциации соли вправо, а следовательно,
приводит к разложению соли до конца. Отсюда и
появляются прочерки в таблице растворимости
против ряда соединений.
Если молекулы слабого электролита образуются за
счет катионов соли, то говорят, что гидролиз идет
по катиону и среда будет кислая, а если за счет
анионов соли, то говорят, что гидролиз идет по
аниону и среда будет щелочная. Иными словами, кто
сильнее – кислота или основание, – тот и
определяет среду.
Гидролизу подвергаются только растворимые соли
слабых кислот и/или оснований. Дело в том, что
если соль малорастворима, то концентрации ее
ионов в растворе ничтожно малы и говорить о
гидролизе такой соли не имеет смысла.

Составление уравнений реакций
гидролиза солей

Гидролиз солей слабых многоосновных оснований
и/или кислот происходит ступенчато. Число
ступеней гидролиза равно наибольшему заряду
одного из ионов соли.
Например:

Однако гидролиз по второй ступени и особенно по
третьей идет очень слабо, поскольку
_г1 >>_г2 >> _г3. Поэтому
при написании уравнений гидролиза обычно
ограничиваются первой ступенью. Если гидролиз
практически завершается на первой ступени, то
при гидролизе солей слабых многоосновных
оснований и сильных кислот образуются основные
соли, а при гидролизе солей сильных оснований и
слабых многоосновных кислот образуются кислые
соли.
Количество молекул воды, участвующих в
процессе гидролиза соли по схеме реакции,
определяется произведением валентности катиона
на число его атомов в формуле соли
(правило автора).
Например:

Nа₂СО₃ 2Na⁺ 1•2 = 2 (H₂O),

Al₂(SО₄)₃ 2Al³⁺ 3•2
= 6 (H₂O),

Co(CH₃COO)₂ Со²⁺ 2•1 = 2 (H₂O).

Поэтому при составлении уравнения гидролиза
пользуемся следующим алгоритмом (на
примере гидролиза Al₂(SО₄)₃):

1. Определяем, из каких веществ образована соль:

2. Предполагаем, как мог бы пойти гидролиз:

Al₂(SО₄)₃ + 6Н–ОН = 2Аl³⁺
+ 3 + 6H⁺ + 6OH^–.

3. Поскольку Al(ОН)₃ – слабое основание и
его катион Al³⁺ связывают ионы ОН^– из
воды, то процесс фактически идет так:

Al₂(SO₄)₃ + 6Н⁺ + 6OH^–
= 2Аl(ОН)²⁺ + 3 +
6H⁺ + 2OH^–.

4. Сопоставляем количества оставшихся в
растворе ионов Н⁺ и ОН^– и определяем
реакцию среды:

6Н⁺ + 2ОН^– = 2Н₂О + 4Н⁺
кислая среда.

5. После гидролиза образовалась новая соль:
(Al(ОН)₂)₂SО₄, или Аl₂(ОН)₄SO₄,
– дигидроксосульфат алюминия (или
тетрагидроксосульфат диалюминия) – основная
соль. Частично может образоваться и AlОНSО₄
(гидроксосульфат алюминия), но в значительно
меньшем количестве, и им можно пренебречь.

Другой пример:

1.

2. Na₂SiO₃ + 2Н₂О = 2Na⁺ + + 2Н⁺ + 2ОН^–.

3. Поскольку Н₂SiO₃ – слабая кислота и
ее ион связывает
ионы Н⁺ из воды, то фактически реакция идет
так:

2Na⁺ + + 2Н⁺ + 2ОН^– = 2Na⁺ + Н + Н⁺ + 2ОН^–.

4. Н⁺ + 2ОН^– = Н₂О + ОН^– щелочная среда.

5. Na⁺ + Н =
NаНSiO₃ – гидросиликат натрия – кислая соль.

Кислотность или щелочность среды легко
определить по количеству оставшихся в растворе
ионов Н⁺ или ОН^– при условии, что
новые вещества образовались и существуют в
растворе в эквивалентных отношениях и другие
реактивы в ходе реакции не добавлялись. Среда
может быть кислая или слабокислая (если ионов Н⁺
мало), щелочная (если ионов ОН^– много) или
слабощелочная, а также нейтральная, если
значения констант диссоциации слабой кислоты и
слабого основания близки и все оставшиеся в
растворе ионы Н⁺ и ОН^– после
гидролиза снова соединились с образованием Н₂О.
Мы уже отмечали, что степень гидролиза соли тем
больше, чем слабее кислота или основание,
образовавшие эту соль. Поэтому необходимо для
помощи учащимся привести ряды анионов и
катионов, соответствующие уменьшению силы
кислот и оснований их образующих (по
А.В.Метельскому).

Катионы:

Сd²⁺ > Mg²⁺ > Mn²⁺ > Fe²⁺
> Co²⁺ > Ni²⁺ >

> Cu²⁺ > Pb²⁺ > Zn²⁺ > Al²⁺
> Cr²⁺ > Fe²⁺.

Чем правее в этих рядах расположен ион, тем с
большей силой идет гидролиз образованной им
соли, т.е. его основание или кислота cлабее, чем у
стоящих слева от него. Особенно сильно идет
гидролиз солей, образованных одновременно
слабыми основанием и кислотой. Но даже для них
степень гидролиза обычно не превышает 1%. Тем не
менее в некоторых случаях гидролиз таких солей
протекает особенно сильно и степень гидролиза
достигает почти 100%. Такие соли в водных растворах
не существуют, а хранятся только в сухом виде. В
таблице растворимости против них стоит прочерк.
Примерами таких солей могут служить ВаS, Аl₂S₃,
Сr₂(SO₃)₃ и другие (см. таблицу
растворимости в учебниках).
Подобные соли, имеющие высокую степень
гидролиза, гидролизуются полностью и необратимо,
т. к. продукты их гидролиза выводятся из раствора
в виде малорастворимого, нерастворимого,
газообразного (летучего), малодиссоциирующего
вещества или разлагаются водой на другие
вещества.
Например:

Соли, полностью разлагаемые водой, нельзя
получить реакцией ионного обмена в водных
растворах, т.к. вместо ионного обмена более
активно протекает реакция гидролиза.

Например:

2АlCl₃ + 3Na₂S Аl₂S₃ + 6NaCl (так могло бы быть),

2АlCl₃ + 3Na₂S + 6H₂O 2Al(OH)₃ + 3H₂S
+ 6NaCl (так есть фактически).

Соли, подобные Al₂S₃, получают в
безводных средах спеканием компонентов в
эквивалентных количествах или другими
способами:

Многие галогениды, как правило, активно
реагируют с водой, образуя гидрид одного
элемента и гидроксид другого.
Например:

СlF + H–OH HClO + HF,

PСl₃ + 3H–OH
P(OH)₃ + 3HCl
(по Л.Полингу).

Как правило, при такого рода реакциях, также
называемых гидролизом, более
электроотрицательный элемент соединяется с Н⁺,
а менее электроотрицательный – с ОН^–.
Легко заметить, что приведенные выше реакции
протекают в соответствии с этим правилом.
Кислые соли слабых кислот также подвергаются
гидролизу. Однако в этом случае наряду с
гидролизом протекает диссоциация кислотного
остатка. Так, в растворе NaHCО₃ одновременно
протекают гидролиз H, приводящий к
накоплению ОH^–-ионов:

Н + Н–ОН Н₂СО₃
+ ОH^–,

и диссоциация, хотя и незначительная:

Н + H⁺.

Таким образом, реакция раствора кислой соли
может быть как щелочной (если гидролиз аниона
преобладает над его диссоциацией), так и кислой (в
обратном случае). Это определяется соотношением
константы гидролиза соли (К_гидр) и
константы диссоциации (К_дис)
соответствующей кислоты. В рассмотренном
примере К_гидр аниона больше К_дис
кислоты, поэтому раствор данной кислой соли
имеет щелочную реакцию (что и используют
страдающие изжогой от повышенной кислотности
желудочного сока, хотя делают это зря). При
обратном соотношении констант, например в случае
гидролиза NaHSO₃, реакция раствора будет
кислой.
Гидролиз основной соли, например
гидроксохлорида меди(II), протекает так:

Сu(ОН)Сl + Н–ОН
Сu(ОН)₂ + НСl,

или в ионном виде:

СuОН⁺ + Сl^– + H⁺ + ОH^–
Сu(ОН)₂ + Cl^– + H⁺ среда кислая.

Гидролиз в широком смысле – это реакции
обменного разложения между различными
веществами и водой (Г.П.Хомченко). Такое
определение охватывает гидролиз всех соединений
– как неорганических (солей, гидридов,
галогенидов, халькогенов и др.), так и
органических (сложных эфиров, жиров, углеводов,
белков и др.).
Например:

(C₆H₁₀O₅)n + nH–OH nC₆H₁₂O₆,

CaC₂ + 2H–OH
Ca(OH)₂ + C₂H₂,

Cl₂ + H–OH HCl
+ HClO,

PI₃ + 3H–OH H₃PO₃
+ 3HI.

В результате гидролиза минералов –
алюмосиликатов – происходит разрушение горных
пород. Гидролиз некоторых солей – Na₂CO₃,
Na₃РО₄ – применяется для очистки воды
и уменьшения ее жесткости.
Растущая быстрыми темпами гидролизная отрасль
промышленности вырабатывает из отходов
(древесные опилки, хлопковая шелуха,
подсолнечная лузга, солома, кукурузные
кочерыжки, отходы сахарной свеклы и др.) ряд
ценных продуктов: этиловый спирт, кормовые
дрожжи, глюкозу, «сухой лед», фурфурол, метанол,
лигнин и многие другие вещества.
Гидролиз протекает в организме человека и
животных при переваривании пищи (жиров,
углеводов, белков) в водной среде под действием
ферментов – биологических катализаторов. Он
играет важную роль в ряде химических превращений
веществ в природе (цикл Кребса, цикл
трикарбоновых кислот) и промышленности. Поэтому
нам думается, что вопросам изучения гидролиза в
школьном курсе химии необходимо уделять
значительно больше внимания.
Ниже приведен пример раздаточной карточки,
предлагаемой учащимся для закрепления материала
после изучения темы «Гидролиз солей» в 9-м классе.

Алгоритм написания уравнения
гидролиза Fe₂(SO₄)₃

1. Определяем, чем образована соль:

2. Предполагаем, как мог бы пойти
гидролиз:

Fe₂(SO₄)₃ + 6Н₂О = 2Fe³⁺
+ 3 + 6H⁺ + 6OH^–.

3. Поскольку Fe(OH)₃ – слабое
основание, то катионы Fe³⁺ будут связываться
анионами ОН^– из воды и гидролиз фактически
будет протекать так:

2Fе³⁺ + 3 + 6H⁺ + 6OH^– = 2Fe(OH)²⁺ + 3 + 6H⁺ + 2OH^–.

4. Определяем реакцию среды:

6Н⁺ + 2ОН^– = 2Н₂О + 4Н⁺
кислая среда.

5. Определяем новую соль по ионам,
оставшимся в растворе:

2Fe(OH)²⁺ + = [Fe(OH)₂]₂SO₄ –
дигидроксосульфат железа(III)
– основная соль.

Гидролиз идет по катиону.

Дополнительная информация
(на обороте карточки)

1. Кто сильнее – основание или кислота,
тот и определяет среду: кислую или щелочную.
2. Диссоциацию и гидролиз многоосновных
кислот и оснований учитываем только по первой
ступени. Например:

Аl(ОН)₃= Аl + ОH^–,

Н₃РO₄= Н⁺ + .

3. Ряд активности кислот (их силы):

4. Ряд активности оснований (их силы):

5. Чем правее в своем ряду стоит
кислота и основание, тем они слабее.
6. Количество молекул воды, участвующих
в гидролизе соли по схеме реакции, определяется
произведением валентности катиона на число его
атомов в формуле соли:

Na₂SO₃
2Na⁺ 1•2 = 2 (H₂O),

ZnCl₂ 1Zn²⁺
2•1 = 2 (H₂O),

Al₂(SO₄)₃ 2Al³⁺ 3•2
= 6 (H₂O).

7. Гидролиз идет по катиону, если
основание слабое, и по аниону, если кислота
слабая.

Применение данного алгоритма
способствует осознанному написанию учащимся
уравнений гидролиза и при достаточной
тренировке не вызывает никаких затруднений.

ЛИТЕРАТУРА

Антошин А.Э., Цапок П.И. Химия. М.: Химия, 1998;
Ахметов Н.С. Неорганическая химия. М.:
Просвещение, 1990;
Глинка Н.Л. Общая химия. Л.: Химия, 1978;
Еремин В.В., Кузьменко Н.Е. Химия. М.: Экзамен,
1998;
Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Попов В.А. Химия. М.:
Дрофа, 1997;
Кузьменко Н.Е., Чуранов С.С. Общая и
неорганическая химия. М.: Изд-во МГУ, 1977;
Метельский А.В. Химия. Минск: Белорусская
энциклопедия, 1997;
Полинг Л., Полинг П. Химия. М.: Мир, 1998;
Пиментел Д.С. Химия. М.: Мир, 1967;
Фельдман Ф.Г., Рудзитис Г.Е. Химия-9. М.:
Просвещение, 1997;
Холин Ю.В., Слета Л.А. Репетитор по химии.
Харьков: Фолино, 1998;
Хомченко Г.П. Химия. М.: Высшая школа, 1998.

А.А.ТРУСКОВ, учитель химии
магистральнинской средней школы № 2,
(п. Магистральный, Казачинско-Ленинский р-н,
Иркутская обл.)

Источник

Степень гидролиза

Константа гидролиза

1. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой (гидролиз не протекает)

2. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой (гидролиз по катиону)

3. Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой (гидролиз по аниону)

4. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой (гидролиз и по катиону и по аниону)

Совместный гидролиз солей

Влияние различных факторов на протекание гидролиза

Обратимый гидролиз солей

Необратимый гидролиз

Факторы, влияющие на степень гидролиза:

Пройти тест по теме Гидролиз:

Гидролиз

По катиону, по аниону или нет гидролиза?

Среда раствора

Гидролиз солей

Степень гидролиза

Константа гидролиза

1. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой (гидролиз не протекает)

2. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой (гидролиз по катиону)

3. Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой (гидролиз по аниону)

4. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой (гидролиз и по катиону и по аниону)

Совместный гидролиз солей

Влияние различных факторов на протекание гидролиза

Гидролиз

Определение гидролиза

Условия гидролиза

Индикаторы среды раствора

Виды гидролиза

Соль с сильным основанием и сильной кислотой

Соль со слабым основанием и сильной кислотой

Соль с сильным основанием и слабой кислотой

Ступенчатый гидролиз

Обратимый и необратимый гидролиз

Степень гидролиза

Вопросы для самопроверки:

Гидролиз солей

Составление уравнений реакций гидролиза солей

Алгоритм написания уравнения гидролиза Fe2(SO4)3

Дополнительная информация (на обороте карточки)

ЛИТЕРАТУРА

А.А.ТРУСКОВ, учитель химии магистральнинской средней школы № 2, (п. Магистральный, Казачинско-Ленинский р-н, Иркутская обл.)

Составление уравнений реакций
гидролиза солей

Алгоритм написания уравнения
гидролиза Fe₂(SO₄)₃

Дополнительная информация
(на обороте карточки)

А.А.ТРУСКОВ, учитель химии
магистральнинской средней школы № 2,
(п. Магистральный, Казачинско-Ленинский р-н,
Иркутская обл.)