Сильные и слабые электролиты. Гидролизом называется химическое взаимодействие солей с водой

Гидролизом называется химическое взаимодействие солей с водой, приводящее к образованию слабого электролита. В результате этого взаимодействия нарушается равновесие между ионами [H⁺] и [OH^-] и среда становится или кислой или щелочной.

Гидролизу подвергаются соли, образованные катионами слабых оснований или (и) анионами слабых кислот.

1. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой:

Э⁺ + НОН ЭОН + Н⁺ реакция среды кислая, рН < 7.

2. Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой:

А^- + НОН НА + ОН^- реакция среды кислая, рН > 7.

3. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой:

Э⁺ + А^- + НОН ЭОН + НА реакция среды близкая к нейтральной.

Соли сильных кислот и сильных оснований в воде не гидролизуются, рН = 7.

Соли многоосновных кислот гидролизируются в основном по первой ступени. То же можно сказать о солях многокислотных оснований.

Необратимый гидролиз характерен для солей слабых малорастворимых оснований и слабых летучих кислот: такие соли не существуют в водных растворах; например, Fe₂S₃, Cr₂(CO₃)₃.

Пример 1. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между:

а) BaCl₂ и Na₂SO₄; б) Na₂SO₃ и HCl; в) H₂SO₄ и NaOH.

Решение. Обменные реакции между электролитами являются практически необратимыми и идут до конца в случае образования малорастворимых, малодиссоциирующих или газообразных соединений. При составлении ионно-молекулярных уравнений реакций надо помнить, что малорастворимые, малодиссоциирующие и газообразные вещества записываются в виде молекул, а сильные электролиты в виде тех ионов, на которые они диссоциируют.

Запишем уравнение взаимодействия указанных веществ в молекулярной форме:

а) BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄+2NaCl

б) Na₂SO₃+2HCl=2NaCl+SO₂↑+H₂O

в) H₂SO₄ + NaOH=Na₂SO₄+2H₂O

Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате происходит связывание ионов с образованием слабого электролита (Н₂О), осадок (ВаSO₄), газа (SO₂).

Запишем уравнения в ионно-молекулярной форме:

а) Ba²⁺ +2Cl^- + 2Na⁺ +SO₄^2-=BaSO₄↓ + 2Na⁺ + 2Cl^-

б) 2Na⁺ +SO₃^2-+2H⁺+ 2Cl^- = 2Na⁺ + 2Cl^- + SO₂↑+H₂O

в) 2H⁺ + SO₄^2- + 2Na⁺ +2OH^- = 2Na⁺ + SO₄^2- +2H₂O

Исключив из правой и левой частей одинаковые количества одноименных ионов (они подчеркнуты), получим уравнения в сокращенной ионно-молекулярной форме: малодиссоциирующих или газообразных соединений. При составлении ионно-молекулярных уравнений реакций надо помнить, что малорастворимые, малодиссоциирующие и газообразные вещества записываются в виде молекул, а сильные электролиты в виде тех ионов, на которые они диссоциируют.

а) Ba²⁺ +SO₄^2-=BaSO₄↓

б) SO₃^2-+2H⁺ = SO₂↑+H₂O

в) 2H⁺ + 2OH^- = 2H₂O

H⁺ +OH^- = H₂O

Пример 2. Укажите, какие из приведенных солей: а) K₂SO₄, б) CrCl₃, в)K₂SO₃, г)Cr₂S₃ подвергаются гидролизу. Напишите уравнения гидролиза в молекулярной и ионно-молекулярной формах (где возможно и нужно по ступеням), укажите характер среды, рН.

Решение: а) K₂SO₄ – сульфат калия. Соль образована сильной кислотой H₂SO₄ и сильным основанием КОН. Не гидролизуется. Реакция среды нейтральная, рН = 7.

б) CrCl₃ – хлорид хрома (III). Соль образована сильной кислотой HCl и слабым основанием Cr(OH)₃. Гидролиз протекает по катиону в три ступени:

I ступень Cr³⁺ + H₂O CrOH²⁺ + H⁺

Cr³⁺ + 3Cl^- + H₂O CrOH²⁺ + H⁺ +3Cl^-

CrCl₃ + H₂O Cr(OH)Cl₂ + HCl

II ступень CrOH²⁺ + H₂O Cr(OH)₂⁺ + H⁺

CrOH²⁺ + 2Cl^- + H₂O Cr(OH)₂⁺ + H⁺ + 2Cl^-

Cr(OH)Cl₂ + H₂O Cr(OH)₂Cl + HCl

III ступень Cr(OH)₂⁺ + H₂O Cr(OH)₃ + H⁺

Cr(OH)₂⁺ + Cl^- + H₂O Cr(OH)₃ + H⁺ + Cl^-

Cr(OH)₂Cl + H₂O Cr(OH)₃ + HCl

В растворе образуется избыток ионов водорода, т.е. реакция среды кислая, рН< 7. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени.

в)K₂SO₃ – сульфит калия. Соль образована сильным основанием КОН и слабой двухосновной кислотой H₂SO₃. Соль гидролизуется по аниону. Гидролиз протекает ступенчато, но в обычных условиях ограничивается I ступенью.

I ступень SO₃^2- + H₂O HSO₃^- + OH^-

2K⁺ + SO₃^2- + H₂O HSO₃^- + 2K⁺ + OH^-

K₂SO₃ + H₂O KHSO₃ + KOH

II cтупень HSO₃^- + H₂O H₂SO₃ + OH^-

K⁺ + HSO₃^- + H₂O H₂SO₃ + K⁺ + OH^-

KHSO₃ + H₂O H₂SO₃ + KOH

В результате гидролиза в растворе увеличивается содержание гидроксидов – ионов, следовательно, реакция среды щелочная, рН> 7.

г)Cr₂S₃ – сульфид хрома (III). Соль образована слабым основанием Cr(OH)₃ и слабой кислотой H₂S. Гидролиз происходит по катиону и по аниону. Примем во внимание, что если кислота и основание, образующие соль, не только слабые электролиты, но и малорастворимы или неустойчивы и разлагаются с образованием летучих продуктов, то гидролиз соли протекает необратимо. Следовательно, соль Cr₂S₃ гидролизуется необратимо и полностью:

Cr₂S₃ + 6H₂O = 2Cr(OH)₃ + 3H₂S

2Cr³⁺ + 3S^2- + 6H₂O = Cr(OH)₃ + 3H₂S

Контрольные задания:

121. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) NaHCO3 и NaOH; б) K2SiO3 и HCl; в) BaCl2 и Na2SO4.

122. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) K2S и HCl; б) FeSO4 и (NH4)2S; в) Cr(OH)3 и KOH.

123. Составьте по три молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

а)

б)

124. Какие из веществ – Al(OH)3; H2SO4; Ba(OH)2 – взаимодействуют с гидроксидом калия? Выразите эти реакции молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями.

125. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) KHCO3 и H2SO4; б) Zn(OH)2 и NaOH; в) CaCl2 и AgNO3.

126.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) CuSO4 и H2S; б) BaCO3 и HNO3; в) FeCl3 и KOH.

127.Составьте по три молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

а)

б)

128.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Sn(OH)2 и HCl; б) BeSO4 и KOH; в) NH4Cl и Ba(OH)2.

129.Какие из веществ KHCO3, CH3COOH, NiSO4, Na2S – взаимодействуют с раствором серной кислоты? Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения этих реакций.

130.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) AgNO3 и K2CrO4; б) Pb(NO3)2 и KI; в) CdSO4 и Na2S.

131.Какие из солей - Al2(SO4)3, K2S, Pb(NO3)2, KCl – подвергается гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение (7 < pH < 7) имеют растворы этих солей?

132.При смешивании FeCl3 и Na2CO3 каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярным уравнениями.

133.К раствору Na2CO3 добавили следующие вещества: а) HCl; б) NaOH; в) Cu(NO3)2; г) K2S. В каких случаях гидролиз карбоната натрия усилиться? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

134.Какое значение pH (7 < pH < 7) имеют растворы солей Na2S, AlCl3, NiSO4? Составьте ионно-молекулярные уравнения и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

135.Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения солей Pb(NO3)2, Na2CO3, Fe2(SO4)3. Какое значение pH (7 < pH < 7) имеют растворы этих солей?

136.Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей CH3COOK, ZnSO4, Al(NO3)3. Какое значение pH (7 < pH < 7) имеют растворы этих солей?

137.Какое значение pH (7 < pH < 7) имеют растворы солей Na3PO4, K2S, CuSO4?Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

138.Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей CuCl2, Cs2CO3, Cr(NO3)3. Какое значение pH (7 < pH < 7) имеют растворы этих солей?

139.Какие из солей – RbCl, Cr2(SO4)3, Ni(NO3)2, Na2SO3 – подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение pH (7 < pH < 7) имеют растворы этих солей?

140.Какая из солей – NaBr, Na2S, K2CO3, CoCl2 – подвергается гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Определите pH (7 < pH < 7) растворов этих солей?