Завершите уравнение реакции взаимного усиления гидролиза (5 видео)

Завершите уравнение реакции взаимного усиления гидролиза

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 K₂S диссоциирует

K₂S2K + + 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– +H₂OHS – + OH –

Уравнение гидролиза в молекулярной форме

K₂S + H₂OKHS + 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 K₂S) протекает по аниону соли. Избыток ионов OH – в растворе обусловливает щелочную реакцию среды в растворе (pН>7).

При растворении в воде CuCl₂ диссоциирует

СuCl₂Cu 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

CuCl₂ + H₂OCuOHCl + HСl.

Таким образом, гидролиз соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой (в данном случае CuCl₂) протекает по катиону соли. Избыток ионов H + в растворе обусловливает кислую реакцию среды в растворе (рН

При растворении в воде Al ₂ ( SO ₄ )₃ диссоциирует

Al ₂ ( SO ₄ )₃2 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+ + Н₂О AlOH 2+ + Н + .

Продуктами электролиза является основная соль и кислота.

Уравнение гидролиза в молекулярной форме записывается следующим образом

Al₂(SO₄)₃+2 Н ₂ О 2AlOHSO₄+ H₂SO₄ .

в) Соль образована слабой кислотой и слабым основанием (CH₃COONH₄).

CH₃COO – + NH₄ + + H₂O CH₃COOH + NH₄OH.

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

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 H₂O (рН=7). Растворы этих солей имеют нейтральную среду. Например

NaCl + H ₂ O NaOH + HCl

Na + + Cl – + H₂O 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:

NH₄ + + CN – + H₂O NH₃ + H₂O +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

CO₃ 2– + H₂O HCO₃ – + OH –

Al 3+ + H₂O 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

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.

Видео:Гидролиз солей. 9 класс.Скачать

Вывод: в результате реакции взаимного усиления гидролиза образуется слабое основание и слабая кислота.

Общие сведения.

Гидролизом называют процесс химического взаимодействия солей с водой. Продуктами гидролиза являются малодиссоциированные соединения в растворе, иногда – осадки или газы. Соответственно соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, не гидролизуются.

Различают три типа гидролизующих солей:

1. Соли, образованные сильной кислотой и слабым основанием,

гидролизуются по катиону.

2. Соли, образованные слабой кислотой и сильным основанием, гидролизуются по аниону с образованием слабой кислоты или иона кислой соли.

3. Соли, образованные слабой кислотой и слабым основанием, гидролизуются по обоим составляющим их ионам с образованием сразу двух слабых электролитов.

Степень гидролиза солей зависит от ряда факторов, определяемых принципом Ле-Шателье.

1.Чем слабее кислота или основание, образующиеся в результате гидролизе, тем выше глубина протекания процесса.

2.С увеличением количества воды, то есть с разбавлением раствора, степень гидролиза возрастает.

3.Поскольку гидролиз всегда протекает с поглощением тепла, является эндотермической реакцией, степень гидролиза повышается при нагревании раствора.

4.Гидролиз солей первой группы может быть подавлен добавлением кислоты, а во второй группе солей – добавлением щелочи.

5.При смешивании растворов солей первой и второй групп происходит взаимное усиление гидролиза.

Опыт 1.

Гидролиз солей.

В отдельные пробирки налить по 3-4 капли растворов хлорида железа (III), сульфата цинка, сульфата алюминия, карбоната натрия и сульфида натрия. Добавить

по 1-2 капли лакмуса и записать в таблицу окраску каждого из растворов этих солей. Вылить содержимое пробирок, промыть их дистиллированной водой и вновь налить указанные выше растворы. Добавить по 1-2 капли фенолфталеина и записать окраску растворов.

Номер опыта	Формула соли	Окраска лакмуса	Окраска фенол- фталеина	Характер раствора
№ 1 № 2 № 3 № 4 № 5		красный фиолетовый фиолетовый синий синий	бесцветная бесцветная бесцветная малиновая малиновая

1. (характер раствора -кислый).

2. (характер раствора — кислый).

3. (характер раствора — кислый).

4. (характер раствора — щелочной).

5. (характер раствора — щелочной).

Опыт 4.

Взаимное усиление гидролиза при взаимодействии растворов двух солей.

В одну пробирку налить 3-5 капель раствора хлорида железа (Ш), во вторую – столько же раствора сульфата алюминия, в третью — столько же раствора сульфата хрома (Ш). В первые две пробирки добавить 3-5 капель раствора карбоната натрия, в третью – столько же раствора сульфида натрия.

II.

III.

Выпал осадок коричневого цвета и выделился газ.

II.

III.

Выпал осадок белого цвета и выделился газ.

II.

III.

Выпал осадок синего цвета и выделился газ.

Вывод: в результате реакции взаимного усиления гидролиза образуется слабое основание и слабая кислота.

Вывод: в ходе лабораторной работы я ознакомился с процессом гидролиза солей и его следствиями, научился составлять уравнения гидролиза. Также исследовал реакции взаимного усиления гидролиза, в результате которой образуется слабое основание и слабая кислота.

Видео:Совместный гидролиз | Химия ЕГЭ – Екатерина СтрогановаСкачать

Смещение гидролиза соли в сторону усиления или уменьшения его

Задача 604.
Лакмус изменяет окраску в интервале рН от 5 до 8,3. Какова будет окраска содержащего лакмус 0,001 М раствора ацетата натрия CH₃COONa (K_Г = 5,6 . 10 -9 ): а) красная; б) фиолетовая; в) синяя?
Решение:
K_Г(CH₃COONa) = 5,6 . 10 -9 .

Далее определяем концентрацию ионов OH — :

[OH — ] = h . C_M = (2,37 . 10 -3 ) . (10 -3 ) = 2,37 . 10 -6 моль/л.

Находим рН раствора:

pОH = -lgО[H — ] = -lg2,37 . 10 -6 = 6 — lg2,37 = 6 — 0,375 = 5,625;
рН = 14 — рОН = 14 — 5,625 = 8,3

Реакция среды будет щелочной (рН = 8,3), поэтому окраска лакмуса будет синей.

Ответ: в).

Задача 605.
Индикатор метиловый оранжевый изменяет окраску от красной до желтой в интервале рН от 3,2 до 4,4. Какова будет окраска 0,1 М водного раствора ацетата аммония CH₃COONH₄, содержащего метиловый оранжевый: а) красная; б) оранжевая; в) желтая?
Решение:
CH₃COONH₄ — соль слабого основания и слабой кислоты, которая гидролизуется как по катиону, так и по аниону:

Так как константы диссоциации NH₄OH и CH₃COOH приблизительно равны 1,8 . 10 -5 , то соль будет в равной степени гидролизоваться и по катиону, и по аниону, образуя примерно равные количества ионов OH — и H + , реакция среды будет нейтральной, рН = 7.

Теперь рассчитаем степень гидролиза:

Находим концентрацию ионов H + и OH — :

[H + ] = [OH — ] = h . C_M = (1,73 . 10 -3 ) . (0,1) = 1,73 . 10 -4 г/моль.

pH = lg [H + ] = -lg1,73 . 10 -4 = 4 — lg1,73 = 4 — 0,24 = 3,76 или 3,8.

Так как рН = 3,8, т. е. имеет промежуточное значение между 3,2 и 4,4, значит, окраска метилового оранжевого скорее будет оранжевой.

Ответ: б).

Задача 606.
Константы диссоциации азидоводорода HN₃ и гидроксида аммония NH₄OH примерно одинаковы. Каким будет соотношение значений рН в растворах NaN3 (pH1) и NH4NO3 (pH2 одинаковой молярной концентрации:
а) pH₁ > pH₂; б) pH₁ = pH₂; в) pH₁

При гидролизе данной соли образуется избыток ионов OH — , поэтому реакция среды будет щелочной, рН > 7.

б) NH₄NO₃ — соль слабого основания и сильной кислоты, которая гидролизуется по катиону:

При гидролизе данной соли образуется избыток иона H+, поэтому реакция среды раствора будет кислая, рН

Отсюда вытекает, что pH1 > pH₂, потому что у NaN₃ гидролизуется катион, а у NH₄NO₃ — анион.

Ответ: а2.

Задача 607.
Добавление каких из перечисленных ниже реагентов к раствору FeCl₃ усилит гидролиз соли:
а) HCl; б) NaOH; в) ZnCl₂; г) Na₂CO₃; д) NH₄Cl; е) Zn; ж) H₂O?
Решение:
FeCl₃ — соль слабого основания и сильной кислоты гидролизуется по катиону:

Fe 3+ + H₂O ⇔ FeOH 2+ + H + .

Гидролиз соли в основном протекает по первой ступени и при этом образуется избыток ионов водорода.

а) Если в раствор FeCl₃ ввести раствор HCl, в растворе будет введено дополнительное количество ионов водорода (за счёт диссоциации кислоты HCl ⇔ H + + Cl — ), то, согласно принципу Ле Шателье, равновесие системы сместится в сторону уменьшения ионов водорода, т.е. в сторону ослабления гидролиза.

б) Если в раствор FeCl₃ ввести дополнительное количество раствора NaOH, то ионы OH — , образующиеся при диссоциации щёлочи (NaOH ⇔ Na + + OH — ), будут связывать ионы H + , образующиеся при гидролизе FeCl3 в воду (H + + OH — ⇔ H₂O ). Поэтому, согласно принципу Ле Шателье, равновесие гидролиза FeCl₃ сместится в сторону дополнительного образования ионов H + , т.е. гидролиз соли усилится.

в) Если в раствор FeCl₃ ввести дополнительное количество раствора ZnCl 2 , гидролизующейся тоже по катиону, то в растворе будет образовываться дополнительное количество ионов H + . Согласно принципу Ле Шателье, равновесие в системе сместится в сторону уменьшения концентрации ионов H + , т.е. в сторону замедления гидролиза соли FeCl₃.

г) Если в раствор FeCl₃ ввести раствор Na₂CO₃, гидролиз которой проходит по аниону:

CO₃ 2- + H₂O ⇔ HCO₃ — + OH — , то в растворе будет образовываться дополнительное количество ионов OH-, которые будут связываться с ионами H+, образуемыми при гидролизе соли FeCl3, с образованием молекул H₂O (H + + OH — ⇔ H₂O ), что вызовет взаимное усиление гидролиза обеих солей и в результате – конечных продуктов гидролиза (образование нерастворимого Fe(OH)₃ и выделение газообразного СО₂):

д) Если в раствор FeCl₃ добавить раствор NH₄Cl, гидролизующейся по катиону:
NH₄ + + H₂O⇔ NH₄OH + H + , то в растворе будет происходить увеличение концентрации ионов H + , что, согласно принципу Ле Шателье, сместит равновесие системы в сторону уменьшения гидролиза FeCl₃.

е) При добавлении в раствор FeCl₃ гранул цинка произойдёт связывание ионов водород. Объясняется это тем, что цинк как активный металл будет отдавать электроны ионам водорода, образующихся при гидролизе соли (Zn + 2H + ⇔ Zn 2+ + H₂↑), что приводит к уменьшению концентрации ионов H + в растворе. Согласно принципу Ле Шателье, равновесие системы сместится в сторону увеличения концентрации ионов H + , т.е. в сторону усиления гидролиза FeCl₃.
ж) При добавлении воды в раствор соли FeCl₃ будет происходить разбавление раствора, что будет способствовать уменьшению концентрации всех веществ, участвующих в гидролизе, это приведёт к нарушению равновесия в растворе. Для того чтобы равновесие восстановилось некоторое количество соли должно дополнительно гидролизоваться, т. е .разбавление раствора соли способствует усилению гидролиза – процесса, связанного с поглощением воды.