В результате протекания процесса гидролиза соли в растворе появляется некоторое избыточное количество ионов H + или OH — , сообщающее раствору кислотные или щелочные свойства. Таким образом, процесс гидролиза соли во многом обратен процессу нейтрализации, т.е. процессу взаимодействия кислот с основаниями.
Реакция гидролиза
Гидролизу подвергаются соли в составе которых имеется так называемый «слабый ион», т.е. эти вещества должны быть образованы слабым основанием и сильной кислотой (гидролиз протекает по катиону), сильным основанием и слабой кислотой (гидролиз протекает по аниону) или же слабым основанием и слабой кислотой (гидролиз по катиону и аниону). Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием не гидролизуются (NaCl, KNO3, BaSO4, Ca(ClO4)2 и т.д.).
Существует несколько вариантов записи уравнений реакции гидролиза солей. В первом случае первоначально указывают продукты диссоциации соли и воды, после чего – полное и сокращенное ионное уравнения гидролиза и, наконец, его же, но в молекулярном виде. Рассмотрим на примере гидролиза сульфита натрия (Na2SO3) – двухосновной соли, образованной слабой кислотой – сернистой (H2SO3) и сильным основанием – гидроксидом натрия (NaOH):
Присутствие гидроксид-ионов свидетельствует о том, что реакция среды водного раствора сульфита натрия будет щелочной, а окраска индикатора лакмуса – синей.
Рис. 1. Окраска индикатора лакмуса в различных средах.
Примеры решения задач
Задание
Установите соответствие между названием соли и её способностью к гидролизу:
Способность к гидролизу
Нитрат железа (II)
Гидролизу не подвергается
Сульфат меди (II)
Гидролизуется по катиону
Гидролизуется по аниону
Гидролизуется по катиону и аниону
Ответ
а) Нитрат железа (II) представляет собой соль, образованную сильной кислотой (азотной) и слабым основанием (гидроксидом железа (II)):
Подвергается гидролизу по катиону. Вариант 2.
б) Сульфат меди (II) представляет собой соль, образованную сильной кислотой (серной) и слабым основанием (гидроксидом меди (II)):
Подвергается гидролизу по катиону. Вариант 2.
в) Сульфид бария представляет собой соль, образованную слабой кислотой (сероводородной) и сильным основанием (гидроксидом бария):
Подвергается гидролизу по аниону. Вариант 3.
г) Нитрат кальция представляет собой соль, образованную сильной кислотой (азотной) и сильным основанием (гидроксидом кальция):
Не подвергается гидролизу. Вариант 1.
Задание
Установите соответствие между названием соли и уравнением её гидролиза по первой ступени:
Молекулярно-ионное уравнение гидролиза
S 2- + H2O ↔ HS — + H +
Ответ
а) Сульфит калия представляет собой соль, образованную слабой кислотой (сернистой) и сильным основанием (гидроксидом калия):
Гидролизуется по аниону. Уравнение гидролиза по первой ступени соответствует записанному в варианте 1.
б) Гидросульфит калия представляет собой соль, образованную слабой кислотой (сернистой) и сильным основанием (гидроксидом калия):
Гидролизуется по аниону. Уравнение гидролиза по первой ступени соответствует записанному в варианте 3.
в) Сульфид лития представляет собой соль, образованную слабой кислотой (сероводородной) и сильным основанием (гидроксидом лития):
Гидролизуется по аниону. Уравнение гидролиза по первой ступени соответствует записанному в варианте 5.
г)Карбонат цезия представляет собой соль, образованную слабой кислотой (угольной) и сильным основанием (гидроксидом цезия):
Гидролизуется по аниону. Уравнение гидролиза по первой ступени соответствует записанному в варианте 2.
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
Источник
Гидролиз солей
Водные растворы солей имеют разные значения рН и показывают различную реакцию среды — кислую, щелочную, нейтральную.
Например, водный раствор хлорида алюминия AlCl3 имеет кислую среду (рН 7), растворы хлорида натрия NaCl и нитрита свинца Pb(NO2)2 — нейтральную среду (pН = 7). Эти соли не содержат в своем составе ионы водорода Н + или гидроксид-ионы ОН — , которые определяют среду раствора. Чем же можно объяснить различные среды водных растворов солей? Это объясняется тем, что в водных растворах соли подвергаются гидролизу.
Слово «гидролиз» означает разложение водой («гидро» — вода, «лизис» — разложение).
Гидролиз — одно из важнейших химических свойств солей.
Гидролизом соли называется взаимодействие ионов соли с водой, в результате которого образуются слабые электролиты.
Сущность гидролиза сводится к химическому взаимодействию катионов или анионов соли с гидроксид-ионами ОН — или ионами водорода Н + из молекул воды. В результате этого взаимодействия образуется малодиссоциирующее соединение (слабый электролит). Химическое равновесие процесса диссоциации воды смещается вправо.
Поэтому в водном растворе соли появляется избыток свободных ионов Н + или ОН — , и раствор соли показывает кислую или щелочную среду.
Гидролиз — процесс обратимый для большинства солей. В состоянии равновесия только небольшая часть ионов соли гидролизуется.
Любую соль можно представить как продукт взаимодействия кислоты с основанием. Например, соль NaClO образована слабой кислотой HClO и сильным основанием NaOH.
В зависимости от силы исходной кислоты и исходного основания соли можно разделить на 4 типа:
Соли I, II, III типов подвергаются гидролизу, соли IV типа не подвергаются гидролизу
Рассмотрим примеры гидролиза различных типов солей.
I. Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой, подвергаются гидролизу по аниону. Эти соли образованы катионом сильного основания и анионом слабой кислоты, который связывает катион водорода Н + молекулы воды, образуя слабый электролит (кислоту).
Пример: Составим молекулярное и ионные уравнения гидролиза нитрита калия KNO2.
Соль KNO2 образована слабой одноосновной кислотой HNO2 и сильным основанием KОН, что можно изобразить схематически так:
Напишем уравнение гидролиза соли KNO2:
Каков механизм гидролиза этой соли?
Так как ионы Н + соединяются в молекулы слабого электролита HNО2, их концентрация уменьшается и равновесие процесса диссоциации воды по принципу Ле-Шателье смещается вправо. В растворе увеличивается концентрация свободных гидроксид-ионов ОН — . Поэтому раствор соли KNO2 имеет щелочную реакцию (pН > 7).
Вывод: Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой, при растворении в воде показывают щелочную реакцию среды, pН > 7.
II. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой, гидролизуются по катиону. Эти соли образованы катионом слабого основания и анионом сильной кислоты. Катион соли связывает гидроксид-ион ОН — воды, образуя слабый электролит (основание).
Пример: Составим молекулярное и ионное уравнения гидролиза йодида аммония NH4I.
Соль NH4I образована слабым однокислотным основанием NH4OH и сильной кислотой НI:
При растворении в воде соли NH4I катионы аммония NH4 + связываются с гидроксид-ионами ОН — воды, образуя слабый электролит – гидроксид аммония NH4OH. В растворе появляется избыток ионов водорода Н + . Среда раствора соли NH4I – кислая, рН — из молекулы воды и образует слабое основание, и анионом слабой кислоты, который связывает ионы Н + из молекулы воды и образует слабую кислоту. Реакция растворов этих солей может быть нейтральной, слабокислой или слабощелочной. Это зависит от констант диссоциации слабой кислоты и слабого основания, которые образуются в результате гидролиза.
Пример 1: Составим уравнения гидролиза ацетата аммония CH3COONH4. Эта соль образована слабой уксусной кислотой СН3СООН и слабым основанием NH4ОH:
Реакция раствора соли CH3COONH4 – нейтральная (рН=7), потому что Kд(СН3СООН)=Kд(NH4ОH).
Пример 2: Составим уравнения гидролиза цианида аммония NH4CN. Эта соль образована слабой кислотой HCN и слабым основанием NH4ОH:
Реакция раствора соли NH4CN — слабощелочная (pН > 7), потому что Kд(NH4ОH)> Kд(HCN).
Как уже было отмечено, для большинства солей гидролиз является обратимым процессом. В состоянии равновесия гидролизуется только небольшая часть соли. Однако некоторые соли полностью разлагаются водой, т. е. для них гидролиз является необратимым.
Необратимому (полному) гидролизу подвергаются соли, которые образованы слабым нерастворимым или летучим основанием и слабой летучей или нерастворимой кислотой. Такие соли не могут существовать в водных растворах, К ним, например, относятся:
Гидролиз сульфида алюминия протекает практически полностью до образования гидроксида алюминия Al(OH)3 и сероводорода H2S.
Поэтому в результате обменных реакций между водными растворами некоторых солей не всегда образуются две новые соли. Одна из этих солей может подвергаться необратимому гидролизу с образованием соответствующего нерастворимого основания и слабой летучей (нераствориой) кислоты. Например:
Суммируя эти уравнения, получаем:
или в ионном виде:
IV. Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, не гидролизуются, потому что катионы и анионы этих солей не связываются с ионами Н + или ОН — воды, т. е. не образуют с ними молекул слабых электролитов. Равновесие диссоциации воды не смещается. Среда растворов этих солей — нейтральная (рН = 7,0), так как концентрации ионов Н + и ОН — в их растворах равны, как в чистой воде.
Вывод: Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, при растворении в воде гидролизу не подвергаются и показывают нейтральную реакцию среды (рН = 7,0).
Ступенчатый гидролиз
Гидролиз солей может протекать ступенчато. Рассмотрим случаи ступенчатого гидролиза.
Если соль образована слабой многоосновной кислотой и сильным основанием, число ступеней гидролиза зависит от основности слабой кислоты. В водном растворе таких солей на первых ступенях гидролиза образуются кислая соль вместо кислоты и сильное основание. Ступенчато гидролизуюгся соли Na2SO3, Rb2CО3, K2SiO3, Li3PO4 и др.
Пример: Составим молекулярное и ионное уравнения гидролиза карбоната калия K2СО3.
Гидролиз соли K2СО3 протекает по аниону, потому что соль карбонат калия образована слабой кислотой Н2СО3 и сильным основанием KОН:
Так как Н2СО3 – двухосновная кислота, гидролиз K2СО3 протекает по двум ступеням.
Продуктами первой ступени гидролиза K2СО3 являются кислая соль KHCO3 и гидроксид калия KОН.
Вторая ступень (гидролиз кислой соли, которая образовалась в результате первой ступени):
Продуктами второй ступени гидролиза K2СО3 являются гидроксид калия и слабая угольная кислота Н2СО3. Гидролиз по второй ступени протекает в значительно меньшей степени, чем по первой ступени.
Среда раствора соли K2СО3 — щелочная (рН > 7), потому что в растворе увеличивается концентрация ионов ОН — .
Если соль образована слабым многокислотным основанием и сильной кислотой, то число ступеней гидролиза зависит от кислотности слабого основания. В водных растворах таких солей на первых ступенях образуется основная соль вместо основания и сильная кислота. Ступенчато гидролизуются соли MgSО4, CoI2, Al2(SO4)3, ZnBr2 и др.
Пример: Составим молекулярное и ионное уравнения гидролиза хлорида никеля (II) NiCl2.
Гидролиз соли NiCl2 протекает по катиону, так как соль образована слабым основанием Ni(OH)2 и сильной кислотой НСl. Катион Ni 2+ связывает гидроксид-ионы ОН — воды. Ni(OH)2 — двухкислотное основание, поэтому гидролиз протекает по двум ступеням.
Продуктами первой ступени гидролиза NiCl2 являются основная соль NiOHCl и сильная кислота HCl.
Вторая ступень (гидролиз основной соли, которая образовалась в результате первой ступени гидролиза):
Продуктами второй ступени гидролиза являются слабое основание гидроксид никеля (II) и сильная хлороводородная кислота НCl. Однако степень гидролиза по второй ступени намного меньше, чем по первой ступени.
Среда раствора NiCl2 — кислая, рН + .
Гидролизу подвергаются не только соли, но и другие неорганические соединения. Гидролизуются также жиры, углеводы, белки и другие вещества, свойства которых изучаются в курсе органической химии. Поэтому можно дать более общее определение процесса гидролиза:
Гидролиз — это реакция обменного разложения веществ водой.
