122

Глава 12. Гидролиз солей

Студент должен уметь:

1.Определять характер гидролиза и реакцию среды соли.

2.Составлять ионно-молекулярные и молекулярные уравнения реакций гидролиза.

3.Вычислить степень и константу гидролиза.

4.Вычислить рН соли, исходя из типа гидролиза соли.

12.1 Определение характера гидролиза солей, написание

уравнений реакций гидролиза

Гидролизом солей называют реакции обмена между водой и растворѐнными в ней солями, приводящие к образованию малодиссоциированных соединений. Отсюда, можно заключить, что соли,

образованные сильными кислотами и сильными основаниями (K2SO4, NaNO3, KCl и др.) гидролизу не подвергаются.

Характер процесса гидролиза зависит от природы кислоты и основания,

образующих соль, при этом характер гидролиза определяет слабый электролит,

а реакцию среды – сильный электролит, которые образуют соль. Например:

123

Алгоритм составления уравнений гидролиза

Рассмотрим на примере гидролиза сульфата алюминия:

1. Определить состав соли, то есть указать, каким по силе основанием и какой по силе кислотой образована данная соль.

Al2(SO4)3 ↔ 2Al3+ + 3SO42-

Al(OH)3 – слабое основание, H2SO4 – сильная кислота, следовательно,

характер гидролиза – по катиону.

Гидролиз протекает в несколько ступеней, но уравнения гидролиза записывают чаще по I ступени, так как гидролиз по I ступени протекает наиболее полно.

2.Составить сокращѐнное ионное уравнение реакции I ступени гидролиза

сучастием иона слабого электролита и воды:

2Al3+ + 2H+OH- ↔ 2(AlOH)2+ + 2H+

При этом один катион алюминия связывает один гидроксид-ион воды и образует гидроксо-катион алюминия.

3. Внести в левую и правую части уравнения не участвующие в гидролизе ионы (сульфат-ионы) и составить полное ионное уравнение:

2Al3+ + 3SO42- + 2HOH ↔ 2(AlOH)2+ + 2H+ + 3SO42-

4. Объединить ионы в молекулы и записать молекулярное уравнение гидролиза: Al2(SO4)3 + 2H2O ↔ 2(AlOH)SO4 + H2SO4

Продуктами гидролиза являются серная кислота и основная соль -

гидроксосульфат алюминия.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ

Определение возможности и характера гидролиза соли

Пример 1. Гидролизу не подвергается соль

а) FeCl3 б) NaCl в) Na2CO3 г) (NH4)2S

124

Решение: Гидролизу не подвергаются соли, образованные сильными

кислотами и сильными основаниями.

а) FeCl3 – соль, образованная слабым основанием (Fe(OH)3) и сильной кислотой

(HCl). Гидролиз протекает по катиону.

б) NaCl - соль, образованная сильным основанием (NaOH) и сильной кислотой

(HCl). Соль гидролизу не подвергается.

в) Na2CO3 - соль, образованная сильным основанием (NaOH) и слабой кислотой

(H2CО3). Гидролиз протекает по аниону.

г) (NH4)2S - соль, образованная слабым основанием (NН4OH) и слабой кислотой (H2S). Гидролиз протекает по катиону и аниону.

Ответ: «б».

Пример 2. Гидролиз по аниону протекает при растворении соли а) NH4NO3 б) CrCl3 в) Al(CH3COO)3 г) Na2SO3

Решение: Гидролиз по аниону протекает в том случае, если соль образована сильным основанием и слабой кислотой. В данном примере только соль

Na2SO3 образована сильным основанием NaOH и слабой кислотой H2SO3:

а) SO32- + H+OH- ↔ HSO3- + OH-

б) 2Na+ + SO32- + H+OH- ↔ 2Na+ + HSO3- + OH- в) Na2SO3 + HOH ↔ NaHSO3 + NaOH

Ответ: «г».

Пример 3. Кислую среду имеет водный раствор соли

а) CrCl3 б) CH3COONa в) KNO3 г) (NH4)2S

Решение: Кислая реакция среды возникает в том случае, если гидролиз соли протекает по катиону. Из предложенных солей только соль CrCl3 образована слабым основанием Cr(OH)3 и сильной кислотой HCl, и еѐ гидролиз протекает по катиону:

а) Cr3+ + H+OH- ↔ CrOH2+ + H+ реакция раствора кислая: рН < 7

б) Cr3+ + 3Cl- + H+OH- ↔ CrOH2+ + H+ + 3Cl-

в) CrCl3 + HOH ↔ CrOHCl2 + HCl Ответ: «а».

125

Пример 4. Наибольшую величину рН при гидролизе имеет соль:

а) К2SO3 б) FeCl3 в) CH3COONH4 г) NaCl

Решение: Наибольшая величина рН характерна для щелочной среды (рН>7), а

щелочную среду имеют соли, которые подвергаются гидролизу по аниону. Из предложенных солей, только соль K2SO3 образована сильным основанием и слабой кислотой, поэтому данная соль подвергается гидролизу по аниону.

Соответствующее уравнение реакции в сокращенной ионной форме свидетельствует, что в результате гидролиза в растворе этой соли появляются гидроксид-ионы: SO32- + HOH ↔ HSO3- + OH-.Следовательно, раствор K2SO3

имеет щелочную реакцию, рН>7.

Ответ: «а».

Пример 5. Полному гидролизу подвергается соль:

а) Fe2S3 б) Al2(SO4)3 в) Na2SO4 г) (NH4)2CO3

Решение: Полному гидролизу подвергается соль, образованная слабым многокислотным основанием и слабой многоосновной кислотой. Такие соли гидролизуются с образованием продуктов полного разложения солей

(нерастворимых или газообразных соединений).Fe2S3 – соль, образованная слабым многокислотным основанием Fe(OH)3 и слабой многоосновной кислотой H2S: Fe2S3 + 6H2O  2Fe(OH)3↓ + 3H2S↑

2Fe3+ + 3S2¯ + 6H2O  2Fe(OH)3 ↓ + 3H2S↑

Ответ: «а».

Определение условий усиления и подавления гидролиза Пример 6. Гидролиз Na2CO3 усиливается при добавлении к соли раствора:

а) К2CO3 б) NaCl в) Na2SO4 г) HCl

Решение: Гидролиз соли является обратимым процессом. Поэтому к нему применим принцип Ле-Шателье. Усиливает гидролиз разбавление раствора соли, что равносильно увеличению концентрации одного из реагентов (воды)

или удаление (связывание) одного из продуктов гидролиза из сферы реакции в

126

виде труднорастворимого осадка, газа или малодиссоциирующего вещества.

Первые три соли (K2CO3, NaCl, Na2SO4) содержат одноименные ионы с Na2CO3

(Na+ или CO32–) и они будут подавлять гидролиз Na2CO3. Только HCl может связывать один из ионов карбоната натрия (CO32–) и усилить гидролиз соли.

Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2↑. Ответ: «г».

12.2 Количественные характеристики гидролиза

Количественно гидролиз характеризуется константой гидролиза и

степенью гидролиза.

Константа гидролиза (Кгидр.) - это отношение произведения концен-

траций продуктов гидролиза к концентрации негидролизованных ионов соли.

Степень гидролиза (hгидр.) - это отношение концентрации гидролизованной соли к общей ее концентрации в данном растворе:

hгидр. Сгидр ,

С

общ

где С – концентрация, моль/л

Формулы для расчета констант и степеней гидролиза солей

Примечание: для соли, образованной слабым однокислотным основанием и слабой многоосновной кислотой степень гидролиза рассчитывается по формуле:

127

где Ккисл - константа диссоциации слабой кислоты по второй ступени.

Формулы для расчѐта рН и рОН в растворах гидролизирующих солей*

Примечание: * Данные формулы выводят на основании уравнений констант гидролиза.

рК кисл. = - lg К кислоты;

рК осн. = - lg К основания;

рС соли = - lg С соли

128

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ

Ответ: К гидр. (NH4Cl) = 5,65 ∙ 10-10

Пример 2. Найдите степень гидролиза 0,001н СН3СООK и рН этого раствора Кгидр. (СН3СООК) = 1,75 10-3

Решение: Степень гидролиза рассчитывают по формуле:

С (СН3СООК)

Концентрация образовавшейся при гидролизе СН3СООН равна концентрации ионов ОН ¯, тогда

С2(ОН¯)

К гидр. =

С (СН3СООК)

Используя это выражение, можно определить рН раствора:

Ответ: рН =7,9

129

Пример 3. Вычислить рН и рОН 1м раствора хлорида аммония NH4CI. Решение: NH4Cl – соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой.

рОН = 14 – рН = 14 – 4,62 = 9,38

Ответ: рН = 4,62, рОН = 9,38

Пример 4. Вычислить рН при гидролизе 0,1 моль/л раствора хлорида алюминия.

Решение: AlCl3 – соль, образованная сильной кислотой и слабым основанием.

Cсоли = 10-1 моль/л , рС = –lg0,1 = 1

рН = 7 – 1 8,86 + 1 1 = 7 – 4,43 + 0,5 = 3,07 2 2

Ответ: рН = 3,07

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Составьте молекулярные и молекулярно-ионные уравнения гидролиза солей:

K2S, CuSO4, Na3PO4, Na2CO3, Cr2S3.

2.При сливании растворов СrCI3 и Na2CO3 образуется осадок Cr(OH)3. Объясните причину и напишите соответствующие уравнения в молекулярном и молекулярно - ионном виде.

3.Вычислите рН 0,05 М раствора KCN (КKCN = 7,9 ·10–10)

Ответ: рН = 10,90

4.Вычислите степень гидролиза 0,01 М раствора уксусно-кислого аммония (К

сн3соон = 1,8 ·10–5, К NH4OH = 1,8·10–5).

Ответ: hгидр. = 84,73%

5. Вычислите константу гидролиза Na2CO3 по первой ступени (КНСО3= 4,45 10–7)

Ответ: К гидр. = 2,13 ·10–4