Задание 201.
Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза, происходящего при смешивании растворов К
2 S и СгС1
3 . Каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты.
Решение:
K 2 S – соль сильного основания и слабой кислоты гидролизуется по аниону, а CrCl 3 – соль слабого основания и сильной кислоты гидролизуется по катиону:
K 2 S ⇔ 2K + + S 2- ; CrCl3 ⇔ Cr 3+ + 3Cl - ;
а) S 2- + H 2 O ⇔ HS - + OH - ;
б) Cr 3+ + H 2 O ⇔ CrOH 2+ + H + .
Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идёт взаимное усиление гидролиза каждой из них, ибо ионы Н+ и ОН-, связываясь друг с другом, образуют молекулы слабого электролита Н 2 О (Н + + ОН - ⇔ Н 2 О). При образовании дополнительного количества воды гидролитическое равновесие обеих солей сдвигается вправо, и гидролиз каждой соли идёт до конца с образованием осадка и газа:
3S 2- + 2Cr 3+ + 6H 2 O ⇔ 2Cr(OH) 3 ↓
+ 3H 2 S (ионно-молекулярная форма);
3K 2 S + 2CrCl 3 + 6Н 2 О ⇔
2Cr(OH) 3 ↓
+ 3H 2 S + 6KCl (молекулярная форма).
Задание 202.
К раствору FeCl 3 добавили следующие вещества: a) HCl; б) КОН; в) ZnCl 2 ; г) Na 2 СО 3 . В каких случаях гидролиз хлорида железа (III) усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.
Решение:
а) Соль FeCl 3 гидролизуется по катиону, а HCl диссоциирует в водном растворе:
FeCl 3 ⇔ Fe 3+ + 3Cl - ;
HCl ⇔ H + + Cl -
Если растворы этих веществ находятся в одном сосуде, то идёт угнетение гидролиза соли FeCl 3 , ибо образуется избыток ионов водорода Н + и равновесие гидролиза сдвигается влево:
б) Соль FeCl 3 гидролизуется по катиону, а KOH диссоциирует в водном растворе с образованием ОН - :
FeCl 3 ⇔ Fe 3+ + 3Cl - ;
Fe 3+ + H 2 O ⇔ FeOH 2+ + H + ;
KOH ⇔ K + + OH -
Если растворы этих веществ находятся в одном сосуде, то идёт гидролиза соли FeCl3 и диссоциации КОН, ибо ионы Н+ и ОН-, связываясь друг с другом, образуют молекулы слабого электролита Н 2 О (Н + + ОН - ⇔ Н 2 О). При этом гидролитическое равновесие соли FeCl 3 и диссоциация КОН сдвигаются вправо и гидролиз соли и диссоциация основания идут до конца с образованием осадка Fe(OH) 3 . По сути, при смешивании FeCl3 и КОН протекает реакция обмена. Ионно-
Fe 3+ + 3OH - ⇔ Fe(OH) 3 ↓;
Молекулярное уравнение процесса:
FeCl 3 + 3KOH ⇔ Fr(OH) 3 ↓ + 3KCl.
в) Соль FeCl 3 и соль ZnCl 2 гидролизуется по катиону:
Fe 3+ + H 2 O ⇔ FeOH 2+ + H + ;
Zn 2+ + H 2 O ⇔ ZnOH + + H +
Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идёт взаимное угнетение гидролиза каждой из них, ибо избыточное количество ионов Н + вызывает смещение гидролитического равновесие влево, в сторону уменьшения концентрации ионов водорода Н + .
г) Соль FeCl 3 гидролизуется по катиону, а соль Na 2 СO 3 – по аниону:
Fe 3+ + H 2 O ⇔
FeOH 2+ + H + ;
СO 3 2- + H 2 O ⇔
HСO 3 - + ОH -
Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идёт взаимное усиление гидролиза каждой из них, ибо ионы Н + и ОН - , связываясь друг с другом, образуют молекулы слабого электролита Н 2 О (Н + + ОН - ⇔ Н 2 О). При образовании дополнительного количества воды гидролитическое равновесие обеих солей сдвигается вправо, и гидролиз каждой соли идёт до конца с образованием осадка Fe(OH)3↓, слабого электролита H 2 CО 3:
2Fe 3+ + 3СO 3 2- + 3H 2 O ⇔ 2Fe(OH) 3 ↓ + 3CO 2 (ионно-молекулярная форма);
2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O ⇔ 2Fe(OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 6NaCl (молекулярная форма).
Задание 203.
Какие из солей Al 2 (SO4) 3 , K 2 S, Pb(NO 3) 2 , КСl подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение рН (> 7 <)
имеют растворы этих солей?
Решение:
а) Al 2 (SO 4) 3 - соль слабого основания и сильной кислоты. В этом случае катионы Al 3+ связывают ионы ОН - воды, образуя катионы основной соли AlOH 2+ . Образование Al(OH) 2+ и Al(OH) 3 не происходит, потому что ионы AlOH 2+ диссоциируют гораздо труднее, чем ионы Al(OH) 2+ и молекулы Al(OH) 3 . В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Al2(SO 4) 3 ⇔
Al 3+ + 3SO 4 2- ;
или в молекулярной форме:
Al 2 (SO 4) 3 + 2Н 2 О ⇔ 2AlOHSO 4 + H 2 SO 4
В растворе появляется избыток ионов водорода, которые придают раствору Al2(SO4)3 кислую среду, рН < 7 .
б) K 2 S – соль сильного однокислотного основания KOH и слабой многоосновной кислоты H 2 S. В этом случае анионы S2- связывают ионы водорода Н+ воды, образуя анионы кислой соли НS-. Образование H2S не происходит, так как ионы НS- диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы H2S. В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
K 2 S ⇔
2К + + S 2- ;
S 2- + H 2 O ⇔
Н S- + ОH -
или в молекулярной форме:
K 2 S + 2Н 2 О ⇔ КНS + КОН
В растворе появляется избыток гидроксид-ионов, которые придают раствору K 2 S щелочную среду, рН > 7.
в) Pb(NO 3) 2 - соль слабого основания и сильной кислоты. В этом случае катионы Pb 2+ связывают ионы ОН- воды, образуя катионы основной соли PbOH + . Образование Pb(OH) 2 не происходит, потому что ионы PbOH + диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Pb(OH) 2 . В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Pb 2+ + H 2 O ⇔
PbOH + + H +
или в молекулярной форме:
< 7.
г) КCl – соль сильного основания и сильной кислоты гидролизу не подвергается, так как ионы К + , Cl - не связываются ионами воды H + и OH - . Ионы К + , Cl - , H + и OH - останутся в растворе. Так как в растворе соли присутствуют равные количества ионов H + и OH - , то раствор имеет нейтральную среду, рН = 0.
Задание 204.
При смешивании растворов FeCl 3 и Na 2 СО 3 каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярным уравнениями.
Решение:
FeCl 3 - соль слабого основания и сильной кислоты. В этом случае катионы Fe 3+ связывают ионы ОН - воды, образуя катионы основной соли FeOH 2+ . Образование Fe(OH)2+ и Fe(OH)3 не происходит, потому что ионы FeOH 2+ диссоциируют гораздо труднее, чем ионы Fe(OH) 2+ и молекулы Fe(OH) 3 . В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
FeC l3 ⇔
Fe 3+ + 3Cl -
Fe 3+ + H 2 O ⇔
FeOH 2+ + H +
Na 2 CO 3 - соль сильного основания и слабой кислоты. В этом случае анионы CO 3 2- связывают ионы водорода Н + воды, образуя анионы кислой соли HCO 3 - . Образование H 2 CO 3 не происходит, так как ионы HCO 3 - диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы H 2 CO 3 . В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
2Fe 3+ + 3CO 3 2- + 3H 2 O 2Fe(OH) 3 ⇔
+ 3CO 2 (ионно-молекулярная форма);
2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 +3H 2 O ⇔
2Fe(OH) 3 + + 3CO 2 + 6NaCl.
Задание 205.
К раствору Nа 2 СО 3 добавили следующие вещества: a)HCl; б)NaOH; в) Cu(NО 3) 2 ; г)K 2 S. В каких случаях гидролиз карбоната натрия усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.
Решение:
а) Соль Na 2 CO 3 гидролизуется по аниону, а HCl диссоциирует в водном растворе:
Na 2 CO 3 ⇔
2Na + + CO 3 2- ;
CO
3 2- + H 2 O ⇔
HCO 3 - + ОH - ;
HCl ⇔
H + + Cl -
Если растворы этих веществ находятся в одном сосуде, то идёт взаимное усиление гидролиза каждой из них, ибо ионы Н + и ОН - , связываясь друг с другом, образуют молекулы слабого электролита Н 2 О (Н + + ОН - ⇔ Н 2 О). При этом гидролитическое равновесие соли Na 2 CO 3 и диссоциация HCl сдвигаются вправо и гидролиз соли и диссоциация кислоты идут до конца с образованием газообразного углекислого газа. Ионно-молекулярное уравнение процесса:
CO 3 2- + 2Н + ⇔ СО 2 + Н 2 О
Молекулярное уравнение процесса:
Na 2 CO 3 + 2HCl ⇔ 2NaCl + СО 2 + Н 2 О
б) Соль Na 2 CO 3 гидролизуется по аниону, а NaOH диссоциирует в водном растворе:
NaOH ⇔
Na + + OH - .
Если растворы этих веществ смешать, то образуется избыток ионов ОН - , что сдвигает равновесие гидролиза Na 2 CO 3 влево и гидролиз соли будет угнетаться.
в) Соль Na 2 CO 3 гидролизуется по аниону, а соль Cu(NO 3) 2 – по катиону:
CO 3 2- + H 2 O ⇔
HCO 3 - + ОH - ;
Сu 2+ + H 2 O ⇔
CuOH + + H + .
Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идёт взаимное усиление гидролиза каждой из них, ибо ионы Н + и ОН - , связываясь друг с другом, образуют молекулы слабого электролита Н 2 О (Н + + ОН - ⇔ Н 2 О). При образовании дополнительного количества воды гидролитическое равновесие обеих солей сдвигается вправо, и гидролиз каждой соли идёт до конца с образованием осадка и газа:
Cu 2+ + CO 3 2- + H 2 O ⇔
Cu(OH) 2 ↓
+ CO 2 (ионно-молекулярная форма);
Cu(NO 3) 2 + Na 2 CO 3 + Н 2 О ⇔
Cu(OH) 2 ↓
+ CO 2 + 2NaNO 3 (молекулярная форма).
г) Na 2 CO 3 и К 2 S - соли сильного основания и слабой кислоты, поэтому обе гидролизуются по аниону:
CO 3 2- + H 2 O ⇔
HCO 3 - + ОH - ;
S 2- + H 2 O ⇔
HS - + OH - .
Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идёт взаимное угнетение гидролиза каждой из них, ибо избыток ионов ОН - , согласно принципу Ле Шателье, смещает равновесие гидролиза обеих солей влево, в сторону уменьшения концентрации ионов ОН - , т. е. гидролиз обеих солей будет угнетаться.
Задание 206.
Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы солей Na 2 S, АlСl 3 , NiSO 4 ? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.
Решение:
а) Na 2 S – соль сильного однокислотного основания
NaOH и слабой многоосновной кислоты
H 2 S. В этом случае анионы S 2- связывают ионы водорода Н+ воды, образуя анионы кислой соли НS-. Образование H 2 S не происходит, так как ионы НS - диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы H 2 S. В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Na 2 S ⇔
2Na + + S 2- ;
S 2- + H 2 O ⇔
НS - + ОH -
или в молекулярной форме:
Na 2 S + 2Н 2 О ⇔ NaНS + КОН
В растворе появляется избыток гидроксид-ионов, которые придают раствору Na2S щелочную среду, рН > 7.
б) AlCl 3 - соль слабого основания и сильной кислоты. В этом случае катионы Al3+ связывают ионы ОН- воды, образуя катионы основной соли AlOH2+. Образование Al(OH) 2+ и Al(OH) 3 не происходит, потому что ионы AlOH 2+ диссоциируют гораздо труднее, чем ионы Al(OH) 2+ и молекулы Al(OH) 3 . В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
AlCl 3 ⇔
Al 3+ + 3Cl - ;
Al 3+ + H 2 O ⇔
AlOH 2+ + H +
или в молекулярной форме:
AlCl 3 + Н 2 О ⇔ 2AlOHCl 2 + HCl
В растворе появляется избыток ионов водорода, которые придают раствору Al2(SO4)3 кислую среду, рН < 7.
в) NiSO4 - соль слабого многокислотного основания Ni(OH)2 и сильной двуходноосновной кислоты H2SO4. В этом случае катионы Ni2+ связывают ионы ОН- воды, образуя катионы основной соли NiOH+. Образование Ni(OH)2 не происходит, потому что ионы NiOH+ диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Ni(OH)2. В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Ni(NO 3) 2 ⇔
Ni 2+ + 2NO 3 - ;
Ni 2+ + H 2 O ⇔
NiOH + + H +
или в молекулярной форме:
2NiSO 4 + 2Н 2 О (NiOH) 2 SO 4 + H 2 SO 4
В растворе появляется избыток ионов водорода, которые придают раствору NiSO 4 кислую среду, рН < 7.
Задание 207.
Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей Pb(NO 3) 2 , Na 2 CO 3 , Fe 2 (SO 4) 3 . Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?
Решение:
а) Pb(NO 3) 2 - соль слабого основания и сильной кислоты. В этом случае катионы Pb 2+ связывают ионы ОН - воды, образуя катионы основной соли PbOH + . Образование Pb(OH) 2 не происходит, потому что ионы PbOH + диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Pb(OH) 2 . В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Pb(NO 3) 2 ⇔
Pb 2+ + 2NO 3 - ;
Pb 2+ + H 2 O ⇔
PbOH + + H +
или в молекулярной форме:
Pb(NO 3) 2 + Н 2 О ⇔ PbOHNO 3 + HNO 3
В растворе появляется избыток ионов водорода, которые придают раствору Pb(NO 3) 2 кислую среду, рН < 7.
б) Na 2 CO 3 - соль сильного основания и слабой кислоты. В этом случае анионы CO 3 2- связывают ионы водорода Н + воды, образуя анионы кислой соли HCO 3 - . Образование H 2 CO 3 не происходит, так как ионы HCO 3 - диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы H 2 CO 3 . В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Na 2 CO 3 ⇔
2Na + + CO 3 2- ;
CO 3 2- + H 2 O ⇔
HCO 3 - + ОH -
или в молекулярной форме:
Na 2 CO 3 + Н 2 О ⇔ СО 2 + 2NaOH
В растворе появляется избыток гидроксид-ионов, которые придают раствору Na2CO3 щелочную среду, рН > 7.
в) Fe 2 (SO 4) 3 - соль слабого основания и сильной кислоты. В этом случае катионы Fe 3+ связывают ионы ОН - воды, образуя катионы основной соли FeOH 2+ . Образование Fe(OH) 2+ и Fe(OH) 3 не происходит, потому что ионы FeOH 2+ диссоциируют гораздо труднее, чем ионы Fe(OH) 2+ и молекулы Fe(OH) 3 . В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Fe 2 (SO 4) 3 ⇔
2Fe 3+ + 3SO 4 2 -
Fe 3+ + H 2 O ⇔
FeOH 2+ + H +
Молекулярная форма процесса:
Fe 2 (SO 4) 3 + 2H 2 O ⇔ 2FeOHSO 4 + H 2 SO 4 .
В растворе появляется избыток ионов водорода, которые придают раствору Fe2(SO4)3 кислую среду, рН < 7.
Задание 208.
Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей НСООК, ZnSО 4 , Аl(NO 3) 3 . Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?
Решение:
а) НСООК – соль сильного однокислотного основания
KOH и слабой одноосновной кислоты
НСООН. В этом случае анионы НСОО - связывают ионы водорода Н + воды, образуя слабый электролит НСООН. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
НСООК ⇔
К + + НСОО - ;
НСОО - + H 2 O ⇔
НСООН + ОH -
или в молекулярной форме:
НСООК + Н 2 О НСООН + КОН
В растворе появляется избыток гидроксид-ионов, которые придают раствору НСООК щелочную среду, рН > 7.
б) ZnSО 4 - соль слабого многокислотного основания Zn(OH)2 и сильной многосновной кислоты. В этом случае катионы Zn 2+ связывают ионы ОН - воды, образуя катионы основной соли ZnOH + . Образование Zn(OH) 2 не происходит, потому что ионы СоOH + диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Zn(OH) 2 . В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
ZnSО 4 Zn 2+ + SO 4 2- ;
Zn 2+ + H 2 O ZnOH + + H +
или в молекулярной форме:
2ZnSО4 + 2Н2О (ZnOH)2SO4 + H2SO4
В растворе появляется избыток ионов водорода, которые придают раствору ZnSО 4 кислую среду, рН < 7.
в) Аl(NO 3) 3 - соль слабого многокислотного основания Al(OH) 3 и сильной одноосновной кислоты HNO 3 . В этом случае катионы Al 3+ связывают ионы ОН - воды, образуя катионы основной соли AlOH2+. Образование Al(OH) 2+ и Al(OH) 3 не происходит, потому что ионы AlOH 2+ диссоциируют гораздо труднее, чем ионы Al(OH) 2+ и молекулы Al(OH) 3 . В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Al(NO3) 3 ⇔
Cr 3+ + 3NO 3 -
Al 3+ + H 2 O ⇔
AlOH 2+ + H +
Al(NO 3) 3 + Н 2 О ⇔ AlOH(NO 3) 2 + HNO 3
< 7.
Задание 209.
Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы солей Na 3 PO 4 , K 2 S, CuSO 4 ? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.
Решение:
а) Ортофосфат натрия Na
3 PO
4 – соль слабой многоосновной кислоты Н 3 РО 4 и сильного однокислотного основания. В этом случае анионы РО 4 3- связывают ионы водорода Н + воды, образуя анионы кислой соли HРО 4 2- . Образование H 2 РО 4 - и Н 3 РО 4 не происходит, так как ионы HРО 4 2 - диссоциируют гораздо труднее, чем ионы H
2 РО
4 - и молекулы Н 3 РО 4 . В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Na 3 PO 4 ⇔
3Na + + РО 4 3- ;
РО 4 3- + H 2 O ⇔
HРО 4 2- + ОH -
или в молекулярной форме:
Na 3 PO 4 + Н 2 О ⇔ Na 2 HPO 4 + NaOH
В растворе появляется избыток гидроксид-ионов, которые придают раствору Na 3 PO 4 щелочную среду, рН > 7.
б) K2S – соль сильного однокислотного основания KOH и слабой многоосновной кислоты H 2 S. В этом случае анионы S 2- связывают ионы водорода Н + воды, образуя анионы кислой соли НS - . Образование H 2 S не происходит, так как ионы НS - диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы H 2 S. В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
K 2 S ⇔
2К
+ + S
2- ;
S 2- + H 2 O ⇔
НS - + ОH -
или в молекулярной форме:
K2S + 2Н 2 О ⇔ КНS + КОН
В растворе появляется избыток гидроксид-ионов, которые придают раствору K2S щелочную среду, рН > 7.
в) CuSO 4 - соль слабого основания и сильной кислоты. В этом случае катионы Cu 2+ связывают ионы ОН - воды, образуя катионы основной соли CuOH + . Образование Cu(OH) 2 не происходит, потому что ионы CuOH + диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Cu(OH) 2 . В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
CuSO 4 ⇔
Cu 2+ + SO 4 2- ;
Cu 2+ + H 2 O ⇔
CuOH +
+ H
+
или в молекулярной форме:
2CuSO 4 + 2Н 2 О ⇔ (CuOH) 2 SO 4 + H 2 SO 4
В растворе появляется избыток ионов водорода, которые придают раствору CuSO 4 кислую среду, рН < 7.
Задание 210.
Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей CuCl 2 , Сs 2 СО 3 , Сr(NО 3) 3 . Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?
Решение:
а) CuCl 2 - соль слабого многокислотного основания Сu(OH) 2 и сильной одноосновной кислоты HCl. В этом случае катионы Cu 2+ связывают ионы ОН - воды, образуя катионы основной соли CuOH + . Образование Cu(OH) 2 не происходит, потому что ионы CuOH + диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Cu(OH) 2 . В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
CuCl 2 ⇔
Cu 2+ + 2Cl - ;
Cu 2+ + H 2 O ⇔
CuOH + + H +
или в молекулярной форме:
CuCl 2 + Н 2 О ⇔ CuOHCl + HCl
В растворе появляется избыток ионов водорода H+, которые придают раствору CuCl 2 кислую среду, рН < 7.
б) Сs 2 CO 3 - соль сильного однокислотного основания CsOH и слабой двухосновной кислоты Н 2 СО 3 . В этом случае анионы CO 3 2- связывают ионы водорода Н + воды, образуя анионы кислой соли HCO 3 - . Образование H 2 CO 3 не происходит, так как ионы HCO 3 - диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы H 2 CO 3 . В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Cs 2 CO 3 ⇔
2Cs + + CO 3 2- ;
CO 3 2- + H 2 O ⇔
HCO 3 - + ОH -
или в молекулярной форме:
Cs2CO 3 + Н 2 О ⇔ СО 2 + 2CsOH
В растворе появляется избыток гидроксид-ионов, которые придают раствору Сs2CO3 щелочную среду, рН > 7.
в) Cr(NO 3) 3 - соль слабого многокислотного основания Cr(OH) 3 и сильной одноосновной кислоты HNO 3 . В этом случае катионы Cr 3+ связывают ионы ОН - воды, образуя катионы основной соли CrOH 2+ . Образование Cr(OH) 2 + и Cr(OH) 3 не происходит, потому что ионы CrOH 2+ диссоциируют гораздо труднее, чем ионы Cr(OH) 2 + и молекулы Cr(OH) 3 . В обычных условиях гидролиз идёт по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Cr(NO 3) 3 ⇔
Cr 3+ + 3NO 3 -
Cr 3+ + H 2 O ⇔
CrOH 2+ + H +
Молекулярное уравнение реакции:
Cr(NO 3) 3 + Н 2 О ⇔ CrOH(NO 3) 2 + HNO 3
В растворе появляется избыток ионов водорода, которые придают раствору Cr(NO 3) 3 кислую среду, рН < 7.
Химическое взаимодействие ионов соли с ионами воды, приводящее к образованию слабого электролита и сопровождающееся изменением рН раствора, называется гидролизом солей.
Любую соль можно представить как продукт взаимодействия кислоты и основания. Тип гидролиза соли зависит от природы основания и кислоты, образующих соль. Возможны 3 типа гидролиза солей.
Гидролиз по аниону идет, если соль образована катионом сильного основания и анионом слабой кислоты.
Например, соль СН 3 СООNa образована сильным основанием NaOH и слабой одноосновной кислотой СН 3 СООН. Гидролизу подвергается ион слабого электролита СН 3 СОО – .
Ионно-молекулярное уравнение гидролиза соли:
СН 3 СОО – + НОН « СН 3 СООН + ОН –
Ионы Н + воды связываются с анионами СН 3 СОО – в слабый электролит СН 3 СООН, ионы ОН – накапливаются в растворе, создавая щелочную среду (рН>7).
Молекулярное уравнение гидролиза соли:
CH 3 COONa + H 2 O « CH 3 COOH + NaOH
Гидролиз солей многоосновных кислот протекает по стадиям, образуя в качестве промежуточных продуктов кислые соли.
Например, соль K 2 S образована сильным основанием КОН и слабой двухосновной кислотой H 2 S. Гидролиз этой соли протекает в две стадии.
1 стадия: S 2– + HOH « HS – + OH –
K 2 S + H 2 O « KHS + KOH
2 стадия: HS -– + HOH « H 2 S + OH –
KHS + H 2 O « H 2 S + KOH
Реакция среды щелочная (pH>7), т.к. в растворе накапливаются ОН – -ионы. Гидролиз соли идет тем сильнее, чем меньше константа диссоциации образующейся при гидролизе слабой кислоты (табл.3). Таким образом, водные растворы солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой, характеризуются щелочной реакцией среды.
Гидролиз по катиону идет, если соль образована катионом слабого основания и анионом сильной кислоты. Например, соль CuSO 4 образована слабым двухкислотным основанием Cu(OH) 2 и сильной кислотой H 2 SO 4 . Гидролиз идет по катиону Cu 2+ и протекает в две стадии с образованием в качестве промежуточного продукта основной соли.
1 стадия: Cu 2+ + HOH « CuOH + + H +
2CuSO 4 + 2H 2 O « (CuOH) 2 SO 4 + H 2 SO 4
2 стадия: CuOH + + HOH « Cu(OH) 2 + H +
(CuOH) 2 SO 4 + 2H 2 O « 2Cu(OH) 2 + H 2 SO 4
Ионы водорода Н + накапливаются в растворе, создавая кислую среду (рН<7). Чем меньше константа диссоциации образующегося при гидролизе основания, тем сильнее идет гидролиз.
Таким образом, водные растворы солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой, характеризуются кислой реакцией среды.
Гидролиз по катиону и аниону идет, если соль образована катионом слабого основания и анионом слабой кислоты. Например, соль CH 3 COONH 4 образована слабым основанием NH 4 OH и слабой кислотой СН 3 СООН. Гидролиз идет по катиону NH 4 + и аниону СН 3 СОО – :
NH 4 + + CH 3 COO – + HOH « NH 4 OH + CH 3 COOH
Водные растворы такого типа солей, в зависимости от степени диссоциации образующихся слабых электролитов имеют нейтральную, слабокислую или слабощелочную среду.
При смешивании растворов солей, например CrCl 3 и Na 2 S каждая из солей гидролизуется необратимо до конца с образованием слабого основания и слабой кислоты.
Гидролиз соли CrCl 3 идет по катиону:
Cr 3+ + HOH « CrOH 2+ + H +
Гидролиз соли Na 2 S идет по аниону:
S 2– + HOH « HS – + OH –
При смешивании растворов солей CrCl 3 и Na 2 S происходит взаимное усиление гидролиза каждой из солей, так как ионы Н + и ОН – образуют слабый электролит Н 2 О и ионное равновесие каждой соли смещается в сторону образования конечных продуктов: гидроксида хрома Cr(OH) 3 и сероводородной кислоты H 2 S.
Ионно-молекулярное уравнение совместного гидролиза солей:
2Cr 3+ + 3S 2– + 6H 2 O = 2Cr(OH) 3 ¯ + 3H 2 S
Молекулярное уравнение:
2CrCl 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O = 2Cr(OH) 3 + 3H 2 S + 6NaCl
Соли, образованные катионами сильных оснований и анионами сильных кислот, гидролизу не подвергаются, так как ни один из ионов соли не образует с ионами Н + и ОН – воды слабых электролитов. Водные растворы таких солей имеют нейтральную среду.
1.4. Гидролиз солей
Гидролиз – процесс обменного взаимодействия ионов соли с водой, приводящий к образованию малодиссоциированных веществ и сопровождающийся изменением реакции ( pH ) среды.
Суть гидролиза солей заключается в том, что происходит смещение равновесия диссоциации воды вследствие связывания одного из ее ионов с образованием малодиссоциированного или труднорастворимого вещества. В результате гидролиза могут образовываться молекулы слабых кислот и оснований, анионы кислых солей или катионы основных солей. В большинстве случаев гидролиз является обратимым процессом. При повышении температуры и разбавлении гидролиз усиливается. Гидролиз идет по-разному в зависимости от силы кислоты и основания, образовавших соль. Рассмотрим различные случаи гидролиза солей.
а) Соль образована слабой кислотой и сильным основанием ( K 2 S ).
При растворении в воде K 2 S диссоциирует
K 2 S2K + + S 2- .
При составлении уравнений гидролиза в первую очередь необходимо определить ионы соли, связывающие ионы воды в малодиссоциирующие соединения, т.е. ионы, обусловливающие гидролиз.
В данном случае ионы S 2- связывают катион H + , образуя ион HS –
S 2– +H 2 OHS – + OH –
Уравнение гидролиза в молекулярной форме
K 2 S + H 2 OKHS + KOH.
Практически гидролиз соли преимущественно ограничивается первой ступенью с образованием кислой соли (в данном случае KHS). Таким образом, гидролиз соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой (такой, как K 2 S) протекает по аниону соли. Избыток ионов OH – в растворе обусловливает щелочную реакцию среды в растворе (pН>7).
б) C оль образована слабым основанием и сильной кислотой (CuCl 2 , Al 2 ( SO 4 ) 3).
При растворении в воде CuCl 2 диссоциирует
СuCl 2 Cu 2+ + 2Cl –
Ионы Cu 2+ соединяются с ионами OH – , образуя гидроксоионы CuOH + . Гидролиз соли ограничивается первой ступенью, и образование молекулы Cu(OH) 2 не происходит. Ионно-молекулярное уравнение имеет вид
Cu 2+ + HOHCuOH + + H + .
В данном случае продуктами гидролиза являются основная соль и кислота. Уравнение гидролиза в молекулярной форме записывается следующим образом
CuCl 2 + H 2 OCuOHCl + HСl.
Таким образом, гидролиз соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой (в данном случае CuCl 2) протекает по катиону соли. Избыток ионов H + в растворе обусловливает кислую реакцию среды в растворе (рН<7).
При растворении в воде Al 2 (SO 4 ) 3 диссоциирует
Al 2 (SO 4 ) 3 2 Al 3+ + 3 SO 4 2- .
В данном случае ионы Al 3+ соединяются с ионами ОН - , образуя гидроксоионы AlOH 2+ . Гидролиз соли ограничивается первой ступенью, и образование молекулы Al (OH ) 3 не происходит. Ионно-молекулярное уравнение имеет вид
Al 3+ + Н 2 О AlOH 2+ + Н + .
Продуктами электролиза является основная соль и кислота.
Уравнение гидролиза в молекулярной форме записывается следующим образом
Al 2 (SO 4) 3 +2 Н 2 О 2AlOHSO 4 + H 2 SO 4 .
в) Соль образована слабой кислотой и слабым основанием (CH 3 COONH 4).
CH 3 COO – + NH 4 + + H 2 O CH 3 COOH + NH 4 OH.
В этом случае образуются два малодиссоциированных соединения, и pH раствора зависит от относительной силы кислоты и основания. Если продукты гидролиза могут удаляться из раствора, то гидролиз протекает до конца. Например
Al 2 S 3 + 6 H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S .
Возможны и другие случаи необратимого гидролиза, их нетрудно предсказать, ведь для необратимости процесса небходимо, чтобы хотя бы один из продуктов гидролиза уходил из сферы реакции.
г) Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием ( NaCl , K 2 SO 4 , RbBr и др.) гидролизу не подвергаются, т.к. единственным малодиссоциирующим соединением является H 2 O (рН=7). Растворы этих солей имеют нейтральную среду. Например
NaCl + H 2 O NaOH + HCl
Na + + Cl – + H 2 O Na + + OH – + H + + Cl –
H 2 O H + + OH – .
Реакции обратимого гидролиза полностью подчиняются принципу Ле–Шателье . Поэтому гидролиз соли можно усилить (и даже сделать необратимым) следующими способами:
1) добавить воды;
2) нагреть раствор, при этом усиливается эндотермическая диссоциация воды, а значит, увеличивается количество ионов Н + и ОН – , которые необходимы для осуществления гидролиза соли;
3) связать один из продуктов гидролиза в труднорастворимое соединение или удалить один из продуктов в газовую фазу; например, гидролиз цианида аммония NH 4 CN будет значительно усиливаться за счет разложения гидрата аммиака с образованием аммиака NH 3 и воды:
NH 4 + + CN – + H 2 O NH 3 + H 2 O +HCN.
Гидролиз можно подавить , действуя следующим образом:
1) увеличить концентрацию растворенного вещества;
2) охладить раствор (для ослабления гидролиза растворы солей следует хранить концентрированными и при низких температурах);
3) ввести в раствор один из продуктов гидролиза; например, подкислять раствор, если его среда в результате гидролиза кислая, или подщелачивать, если щелочная.
Взаимное усиление гидролиза Допустим, что в разных сосудах установились равновесия
CO 3 2– + H 2 O HCO 3 – + OH –
Al 3+ + H 2 O AlOH 2+ + H +
Обе соли гидролизованы незначительно, но если растворы смешать, то происходит связывание ионов H + и OH – . В соответствии с принципом Ле-Шателье оба равновесия смещаются вправо, гидролиз усиливается и протекает полностью
2 AlCl 3 + 3 Na 2 CO 3 + 3 H 2 O = 2 Al(OH) 3 ↓ + 3 CO 2 + 6 NaCl.
Это называется взаимным усилением гидролиза . Таким образом, если смешивать растворы солей, из которых одна гидролизуется по катиону, а другая – по аниону, гидролиз усиливается и протекает полностью.
О.А. Нaпилкoва, Н.С. Дoзорцевa
Обязательным условием протекания реакций между электролитами является удаление из раствора тех или иных ионов, вследствие образования слабо диссоциирующих веществ, или веществ, выделяющихся из раствора в виде осадка или газа. Для правильного отражения сущности и механизма реакций ионного обмена уравнения реакций необходимо записывать в ионно-молекулярной форме. При этом сильные электролиты записывают в виде ионов, слабые и малорастворимые – в молекулярной форме.
ПРИМЕР 5. Реакция нейтрализации. Реакция с участием сильных электролитов.
HNO 3 + NaOH = NaNO 3 + H 2 O
Полное ионно-молекулярное уравнение: H + + NO 3 - + Na + + OH - = Na + + NO 3 - + H 2 O
Краткое ионно-молекулярное уравнение: H + + OH - = H 2 O (выражает химическую сущность реакции).
Вывод: в растворах сильных электролитов реакция протекает в результате связывания ионов с образованием слабого электролита (в данном случае – воды).
ПРИМЕР 6 . Реакция с участием слабых электролитов. HCN + NH 4 OH = NH 4 CN + H 2 O
: HCN + NH 4 OH = NH 4 + + CN - + H 2 O
Реакция с участием слабых электролитов (пример 6) включает две стадии: диссоциацию слабых (или труднорастворимых) электролитов на ионы и связывание ионов с образованием более слабого электролита. Так как процессы разложения на ионы и связывания ионов обратимы, то реакции ионного обмена обратимы.
Направление реакций ионного обмена определяют по изменению энергии Гиббса. Самопроизвольное протекание реакции возможно только в направлении, для которогоD G < 0 до достижения состояния равновесия, когда D G = 0. Количественной мерой степени протекания реакции слева направо является константа равновесия К С. Для реакции, приведенной в примере 6: К С = [ NH 4 +][ CN - ]/[ HCN ][ NH 4 OH ].
Константа равновесия связана с изменением энергии Гиббса уравнением:
D G 0 T = - 2,3 RTlgK C (15)
ЕслиК С > 1 , D G < 0 самопроизвольно протекает прямая реакция, еслиК С < 1, D G > 0 реакция протекает в обратном направлении.
Константу равновесия К С рассчитывают через константы диссоциации слабодиссоциирующих электролитов:
К С =К исх. в-в /К прод. (16)
Для реакции, приведенной в примере 6, константа равновесия рассчитывается по уравнению:
К С = K HCN . K NH 4 OH / K H 2 O = 4,9.10-9.!,76.10-5/1014=8,67.K C >1, след. реакция протекает в прямом направлении .
Общим правилом, вытекающим из выражения для К С , является то, что реакции ионного обмена протекают в направлении более прочного связывания ионов, т.е. в направлении образования электролитов с меньшими значениями констант диссоциации.
7. Гидролиз солей.
Гидролиз соли – реакция ионного обмена между солью и водой. Гидролиз является реакцией обратной реакции нейтрализации: KatAn + H 2 O Û KatOH + HAn (17)
соль основание кислота
В зависимости от силы образующихся кислоты и основания раствор соли в результате гидролиза становится щелочным (pH > 7) или кислым (pH < 7).
Различают четыре случая гидролиза :
1.Соли сильных кислот и сильных оснований – гидролизу не подвергаются, так как при взаимодействии с водой не образуется слабого электролита. Поэтому в растворах таких солейpH =7, т.е. среда нейтральная.
2.Соли сильных оснований и слабых кислот – гидролиз идет по аниону. Для растворов солей сильных оснований и многоосновных кислот гидролиз протекает практически по первой ступени с образованием кислых солей.
ПРИМЕР 7 . Определить pH сантимолярного раствора сульфида калия (С K 2 S =0,01моль/л).
K 2 S– соль слабой двухосновной кислоты H 2 S.
Гидролиз соли выражается уравнением:
K 2 S + H 2 O Û KHS + KOH (образуется кислая соль - KHS).
Ионно-молекулярное уравнение реакции :
S 2- + H 2 O Û HS - + OH - (18)
Константа равновесия реакции (константа гидролиза) равна: К Г =К H 2 O / K HS - = 10 -14 /1,2 . 10 - 14 = 0,83, т.е. К г <1, след. равновесие смещено влево. Возникающий избыток ионов OH - приводит к изменению характера среды. Зная К Г можно рассчитать концентрацию ионов OH - , а затем и pH раствора.К Г = . [ HS - ]/[ S 2- ].Из уравнения (18) видно, что = [ HS - ]. Так как соли гидролизуются слабо (К Г < 1), то можно принять, что = 0,01моль/л, тогда = Ö К Г. = Ö 0,83 . 10 -2 = 9 . 10 - 2 . Из уравнения (6) =10-14/[ OH-]=10 -14 /9 . 10 - 2 = 1,1 . 10 - 11 .
Из уравнения (7) pH = -lg1,1 . 10 - 11 = 11.
Вывод. Так как pH > 7, то среда щелочная.
3.Соли слабых оснований и сильных кислот – гидролиз идет по катиону.
Для солей, образованных сильными кислотами и многокислотными основаниями, гидролиз протекает преимущественно по первой ступени с образованием основной соли.
ПРИМЕР 8. Гидролиз соли хлорида марганца(С соли = 0,01моль/л).
MnCI 2 + H 2 O Û MnOHCI + HCI (образуется основная соль MnOHCI).
Ионно-молекулярное уравнение:Mn 2+ + H 2 O Û MnOH + + H + (первая ступень гидролиза)
Константа гидролиза: К Г = К H 2 O / K MnOH + = 10 -14 /4 . 10 - 4 = 2,5 . 10 - 11 .
Избыток ионов H + ведет к изменению характера среды. Расчет pH раствора проводим аналогично примеру 7.
Константа гидролиза равна: К Г =[ H + ] . [ MnOH + /[ Mn 2+ ]. Так как эта соль хорошо растворима в воде и полностью диссоциирована на ионы, то С соли =[ Mn 2+ ] = 0,01моль/л.
Поэтому [ H + ] = Ö К Г . [ Mn 2+ ] =Ö 2,5 . 10 - 11. 10 - 2 =5 . 10 - 7 , pH = 6,3.
Вывод. Так как pH < 7 , то среда кислая .
4. Соли слабых оснований и слабых кислот – гидролиз идет и по катиону и по аниону.
В большинстве случаев эти соли гидролизуются полностью образуя основание и кислоту.
ПРИМЕР 9. Гидролиз соли ацетата аммония. CH 3 COONH 4 + H 2 O Û CH 3 COOH + NH 4 OH
Ионно-молекулярное уравнение:CH 3 COO - + NH 4 + + H 2 O Û CH 3 COOH + NH 4 OH .
Константа гидролиза равна: К Г = К H 2 O /К к-ты . К осн. .
Характер среды олределяется относительной силой кислоты и основания.
Гидролиз
– это химическое взаимодействие ионов растворенной соли с водой, приводящее к образованию слабодиссоциирующих продуктов (молекул слабых кислот или оснований, анионов кислых или катионов основных солей) и сопровождающееся изменением
pH среды.
1.
Na
3
PO
4
это соль сильного основания (щелочи) NaOH и средней кислоты (фосфорной) H3PO4. Гидролиз соли идет по анионному типу, т.к. катион Na+, связываясь с гидроксил-анионом OH¯, образует сильный электролит NaOH, который диссоциирует на ионы.
Фосфорная трехосновная кислота образует три вида солей:
NaH2PO4 –первичный фосфат Na, хорошо растворимый
Na2HPO4 – вторичный фосфат Na, практически нерастворимый
Na3PO4- третичный фосфат Na, практически нерастворимый.
Из этого ясно, что при гидролизе Na3PO4, т.е. реакции, идущей до образования слабодиссоциирующей (плохорастворимой) соли, будет образовываться вторичный фосфат натрия Na2HPO4.
1 ступень
Ионно-молекулярное уравнение
PO4¯³ + H2O ↔ HPO4¯² + OH¯
Молекулярное уравнение:
Na3PO4 + H2O ↔ Na2HPO4 + NaOH
2 ступень
Ионно-молекулярное уравнение
Na2HPO4 + H2O↔ H2PO4¯² +OH¯
Молекулярное уравнение
Na2HPO4 + H2O↔ NaH2PO4 + NaOH
3 ступень
Ионно-молекулярное уравнение
H2PO4¯+ H2O = H3PO4 + OH¯
Молекулярное уравнение
NaH2PO4 + H2O = H3PO4 + NaOH
Обычно реакция идет по первой ступени, далее накапливаются гидроксильные ионы OH¯ и не дают реакции идти до конца.
Так как образуется кислая соль и сильное основание (щелочь), реакция раствора будет щелочная, т.е. pH>7.
2.Соль
K
2
S, сульфид калия
– это соль сильного основания и слабой фтористоводородной кислоты H2S. Гидролиз соли будет идти в две ступени, т.к. сероводородная кислота двухосновна, по анионному типу. СольK2S при растворении в воде диссоциирует на катион К+ и сульфид-анион S¯². Катион К+ не может связать гидроксильный анион, т.к. при этом образуется сильный электролит KOH, который тут же диссоциирует на ионы, а сульфид-анион S¯² слабой кислоты связывается с гидроксильной группой в малодиссоциирующее соединение.
1 ступень
S¯² + H2O = HS¯ + OH¯
Молекулярное уравнение
K2S + H2O = KHS + KOH
2 ступень
Ионно-молекулярное уравнение
HS¯ + H2O = H2S + OH¯
Молекулярное уравнение
KHS + H2O = H2S + KOH
Гидролиз протекает по первой ступени с образованием сильнощелочной реакции, pH>7.
3.
CuSO
4, сульфат меди
– соль сильной кислоты и слабого многокислотного основания.Cu(OH)2 . Гидролиз соли будет идти с образованием катионов основной соли CuOH+.
1 ступень
Ионно-молекулярное уравнение
Cu+² + H2O↔ CuOH+ + H+
Молекулярное уравнение
CuSO4+ H2O ↔ (CuOH)2SO4 + H2SO4
По 2 ступени реакция не пойдет из-за образующегося избытка ионов водорода сильной серной кислоты. Среда имеет кислую реакцию, pH<7.
Загрузка...
