takya.ru страница 1
скачать файл

ЗАНЯТИЕ 6
10-й класс
(первый год обучения)

Гидролиз солей

План

1. Определение и сущность гидролиза.

2. Гидролиз солей различных типов.

3. Обратимый и необратимый гидролиз.

Слово «гидролиз» (от греч. – вода и – разложение) переводится как разложение водой. Гидролиз – это реакция обменного разложения веществ водой.

Гидролизом соли называют взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию слабого электролита. Сущность процесса гидролиза сводится к химическому взаимодействию катионов или анионов соли с гидроксид-ионами или ионами водорода из молекул воды. В результате этого взаимодействия образуется слабый электролит. Химическое равновесие процесса диссоциации воды смещается вправо, в сторону образования ионов. Поэтому в водном растворе соли появляется избыток свободных ионов Н+ или ОН, что и определяет среду раствора соли. При разбавлении раствора или при повышении температуры степень гидролиза увеличивается.

Любую соль можно представить как продукт реакции нейтрализации. В зависимости от силы исходных кислоты и основания различают 4 типа солей. Гидролиз солей разных типов протекает по-разному и дает различную среду раствора.



Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой, подвергается гидролизу по анионному типу (по аниону), среда раствора – щелочная (рН > 7), например:

СН3СООNa + HOH СН3СООH + NaOH,

СН3СОО + HOH СН3СООH + OH.

В том случае, когда соль образована слабой многоосновной кислотой и сильным основанием, гидролиз по аниону протекает ступенчато и число ступеней гидролиза зависит от основности слабой кислоты. На первых ступенях гидролиза образуется кислая соль (вместо кислоты) и сильное основание, например:

1-я ступень:

Na2SO3 + HOH NaHSO3 + NaOH,

SO32– + HOH HSO3 + OH;

2-я ступень:

NaHSO3 + HOH H2SO3 + NaOH,

HSO3 + HOH H2SO3 + OH.

суммарно:

Na2SO3 + 2HOH H2SO3 + 2NaOH,

SO32– + 2HOH H2SO3 + 2OH.

Соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой, подвергается гидролизу по катионному типу, среда раствора – кислая (рН < 7), например:

NH4Br + HOH NH4OH + HBr,

NH4+ + HOH NH4OH + H+.

Если соль образована слабым многокислотным основанием и сильной кислотой, катионный гидролиз протекает cтупенчато в зависимости от кислотности слабого основания. Вместо основания на первых ступенях такого гидролиза образуется основная соль, например:

1-я ступень:

ZnCl2 + HOH Zn(OH)Cl + HCl,

Zn2+ + HOH Zn(OH)+ + H+;

2-я ступень:

Zn(OH)Cl + HOH Zn(OH)2 + HCl,

Zn(OH)+ + HOH Zn(OH)2 + H+.

суммарно:

ZnCl2 + 2HOH Zn(OH)2 + 2HCl.



Соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой, гидролизуется одновременно и по катиону, и по аниону. Реакция растворов этих солей может быть нейтральной, слабокислой или слабощелочной, в зависимости от степени диссоциации продуктов гидролиза, например:

(NH4)2CO3 + 2HOH 2NH4OH + H2СО3,

2NH4+ + СО32– + 2НОН 2NH4OH + H2CO3.

Соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергается, т.к. в процессе реакции не образуется слабый электролит; среда раствора при этом нейтральная, например:

NaCl + HOH нет реакции.

Соль в водном растворе диссоциирует на ионы (NaCl = Na+ + Cl-), но при взаимодействии с водой слабый электролит образоваться не может. Среда раствора нейтральная (рН = 7), т. к. концентрации ионов Н+ и ОН- в растворе равны, как в чистой воде.

Другими примерами подобных солей могут быть галогениды, нитраты, перхлораты, сульфаты, хроматы и дихроматы щелочных металлов, галогениды (кроме фторидов), нитраты и перхлораты щёлочноземельных металлов.

Для большинства солей гидролиз является обратимым процессом, однако некоторые соли полностью разлагаются водой, т. е. для них гидролиз – необратимый процесс. Необратимому гидролизу подвергаются соли, образованные слабым нерастворимым или летучим основанием и слабой нерастворимой или летучей кислотой. Такие соли не могут существовать в водных растворах (Аl2S3, Fe2(СО3)3 и т.п.), например:

Al2S3 + 6HOH = 2Al(OH)3 + 3H2S.

Из-за необратимого гидролиза в реакциях обмена между водными растворами двух солей не всегда образуются новые соли. В таких случаях необходимо учитывать реакции гидролиза исходных солей. Например, при взаимодействии водных растворов сульфида калия и хлорида алюминия сначала протекают обменные реакции исходных реагентов с водой, а потом – продуктов реакции между собой. Процесс описывается суммарным уравнением реакции:

2S + 2AlCl3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S + 6KCl.

Следует отметить, что реакция обратимого гидролиза полностью подчиняется принципу Ле Шателье. Поэтому гидролиз соли можно усилить (и даже сделать необратимым) следующими способами:

а) добавить воды (уменьшить концентрацию);

б) нагреть раствор, при этом усиливается эндотермическая диссоциация воды:

Н2О ↔ Н+ + ОН- - 57 кДж,

а значит, увеличивается количество Н+ и ОН-, которые необходимы для осуществления гидролиза соли;

в) связать один из продуктов гидролиза в труднорастворимое соединение или удалить один из продуктов в газовую фазу. Например, гидролиз цианида аммония NH4CN будет значительно усиливаться за счёт разложения гидрата аммиака с образованием аммиака NH3 и воды Н2О:

NH4+ + CN- + Н2О ↔ NH3 · Н2О + HCN

NH3↑ Н2О

Гидролиз можно подавить (значительно уменьшить количество подвергающейся гидролизу соли), действуя следующим образом:

а) увеличить концентрацию растворённого вещества;

б) охладить раствор (для ослабления гидролиза растворы солей следует хранить концентрированными и при низких температурах);

в) ввести в раствор один из продуктов гидролиза. Например, подкислять раствор, если его среда в результате гидролиза кислотная, или подщелачивать, если щелочная.

Значение гидролиза

Гидролиз солей имеет и практическое, и биологическое значение.

Ещё в древности в качестве моющего средства использовали золу. В золе содержится карбонат калия К2СО3, который в воде гидролизуется по аниону, водный раствор приобретает мылкость за счёт образующихся при гидролизе гидроксид-ионов ОН-.

В настоящее время в быту мы используем мыло, стиральные порошки и другие моющие средства. Основной компонент мыла – это натриевые и калиевые соли высших жирных карбоновых кислот (стеариновой, пальмитиновой) – стеараты, пальмитаты, которые гидролизуются.

Гидролиз стеарата натрия С17Н35СОО- + Н2О ↔ С17Н35СООН + ОН-, т. е. раствор имеет слабощелочную среду.

В состав же стиральных порошков и других моющих средств специально вводят соли неорганических кислот (фосфаты, карбонаты), которые усиливают моющее действие за счёт повышения рН среды.

Если кислотность почвы недостаточна, у растений появляется болезнь – хлороз. Её признаки – пожелтение или побеление листьев, отставание в росте и развитии. Если рН почвы > 7,5, то в неё вносят удобрение сульфат аммония (NH4)2SO4, которое способствует повышению кислотности благодаря гидролизу по катиону, проходящему в почве:

NH4+ + Н2О ↔ NH3 · Н2О

Неоценима биологическая роль гидролиза некоторых солей, входящих в состав нашего организма. Например, в состав крови входят соли гидрокарбонат и гидрофосфат натрия. Их роль заключается в поддержании определённой реакции среды. Это происходит за счёт смещения равновесия процессов гидролиза:

НСО3- + Н2О ↔ Н2СО3 + ОН-,

НРО42- + Н2О ↔ Н2РО4- + ОН-.

Если в крови избыток ионов водорода Н+, они связываются с гидроксид-ионами ОН-, и равновесие смещается вправо. При избытке гидроксид-ионов ОН- равновесие смещается влево. Благодаря этому кислотность крови здорового человека колеблется незначительно.

Другой пример: в составе слюны человека есть ионы НРО42-. Благодаря эти ионам в полости рта человека поддерживается определённая среда (рН = 7 – 7,5).

Тест по теме «Гидролиз солей»

1. Водный раствор вещества А имеет нейтральную среду, а водный раствор вещества В – кислую среду. Растворы веществ А и В взаимодействуют между собой. Укажите эти вещества:

а) А – хлорид натрия, В – нитрат серебра;

б) А – нитрат бария, В – фосфорная кислота;

в) А – хлорид меди(II), В – уксусная кислота;

г) А – фторид натрия, В – хлорид бария.

2. Сумма коэффициентов в уравнении реакции между водными растворами нитрата хрома(III) и сульфида натрия равна:

а) 19; б) 12; в) 6; г) 22.



3. Газ выделяется при смешивании растворов хлорида хрома(III) и:

а) гидросульфида аммония; б) гидроортофосфата калия;

в) гидросульфата натрия; г) силиката натрия.

4. В четырех пробирках находятся водные растворы перечисленных ниже солей. Раствор какой соли можно отличить от других с помощью лакмуса?

а) бромид алюминия; б) сульфат цинка; в) нитрат свинца; г) силикат калия.



5. Гидролиз протекает при растворении в воде:

а) бромида кальция; б) фосфата кальция;

в) нитрита кальция; г) ацетата кальция.

6. Гидролизу по катиону подвергается соль:

а) хлорид бария; б) нитрит калия;

в) хлорид аммония; г) фосфат натрия.

7. Цинк будет растворяться при погружении его в раствор:

а) хлорида натрия; б) хлорида бария;

в) хлорида алюминия; г) хлорида калия.

8. Пара веществ, в растворе которых фиолетовый лакмус изменяет окраску на красную и синюю, соответственно:

а) карбонат натрия и сульфит калия; б) сульфат цинка и бромид алюминия;

в) хлорид никеля(II) и нитрит бария; г) нитрат натрия и хлорид кальция.

9. Гидролиз невозможен для следующей группы соединений:

а) оксиды; б) нитриды; в) фосфиды; г) гидриды.



10. Подавить гидролиз сульфата магния можно:

а) разбавлением раствора; б) нагреванием раствора;

в) добавлением раствора серной кислоты; г) добавлением раствора гидроксида натрия

11. Щелочную среду имеет раствор

а) Pb(NO3)2 б) NaNO3 в) NaCl г) Na2CO3



12. Установите соответствие между названием соли и типом гидролиза в водном растворе

НАЗВАНИЕ СОЛИ

1) сульфид алюминия

2) сульфид натрия

3) нитрат магния

4) сульфит калия


ТИП ГИДРОЛИЗА

А) по катиону

Б) по аниону

В) по катиону и аниону



1

2

3

4













13. Кислую среду имеет водный раствор

а) Na3PO4 б) KCl в) Na2CO3 г) ZnSO4



14. Установите соответствие между формулой соли и средой её водного раствора

ФОРМУЛА СОЛИ

СРЕДА РАСТВОРА

А) K2SO4

Б) CrCl3

В) Li2CO3

Г) NH4Br



1) нейтральная

2) кислая

3) щелочная




А

Б

В

Г













15. Щелочную реакцию среды имеет раствор каждой из двух растворов солей:

а) KCl и Na2S

б) K2SiO3 и Na2CO3

в) FeCl2 и NH4Cl

г) CuSO4 и Na2SO4

16. Фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет в растворе каждой из двух солей:

а) NaCl и K2S

б) K3PO4 и Na2CO3

в) FeCl3 и CH3COONa

г) FeSO4 и Na2SO4

17. Лакмус приобретает синюю окраску в растворе только второй соли набора:

а) карбонат натрия, хлорид лития

б) нитрат бария, хлорид аммония

в) сульфит калия, сульфид лития

г) нитрат натрия, сульфид натрия

18. После добавления фенолфталеина не изменяется окраска раствора веществ ряда:

а) хлорид натрия, сульфид натрия, сульфат железа (II)

б) метасиликат натрия, сульфит калия

в) хлорид меди (II), нитрат аммония, гидросульфат калия

г) сульфат меди, сульфид аммония, нитрат натрия

19. Подвергаются гидролизу по катиону:

а) Ba(NO3)2 г) ZnCl2

б) Fe(NO3)2 д) K2SiO3

в) Na2S е) NH4Cl



20. Гидролиз хлорида железа (III) усилит

1) добавление соляной кислоты;

2) добавление воды;

3) охлаждение раствора;

4) внесение в раствор кристаллов хлорида железа (III);

5) нагревание раствора;

6) внесение в раствор металлического цинка.

Задачи и упражнения по теме «Гидролиз солей»

Упражнения

1. Даны соли: хлорид калия, хлорид кобальта, карбонат натрия, сульфат цезия, сульфат железа(III), нитрат рубидия, ацетат натрия, нитрат магния, гидроксонитрат никеля, йодид бария. Заполните для них таблицу «Гидролиз солей».

Таблица

Гидролиз солей


Гидролизуются соли
(формулы солей)


Растворы
с рН < 7


Уравнения гидролиза
(молекулярные и ионные)
солей с рН < 7


CoCl2, .........................

CoCl2, .......................

CoCl2 + H2O CoOHCl + HCl,

....................................

..................................

Co2+ + 2Cl + H2O

....................................

..................................

CoOH+ + H+ + 2Cl,

....................................

..................................

................................................

Решение

Уравнения гидролиза солей с рН < 7:

Fe2(SO4)3 + 2H2O 2Fe(OH)SO4 + H2SO4,

Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+;

2Fe(OH)SO4 + 2H2O [Fe(OH)2]2SO4 + H2SO4,

Fe(OH)2+ + H2O Fe(OH)2+ + H+;

[Fe(OH)2]2SO4 + 2Н2О 2Fe(OH)3 + H2SO4,

Fe(OH)2+ + Н2О Fe(OH)3 + H+.

Ni(OH)NO3 + H2O Ni(OH)2 + HNO3,

NiOH+ + H2O Ni(OH)2 + H+.



2. Составьте молекулярные уравнения гидролиза солей на основании сокращенных ионных уравнений:

а) Cr3+ + H2O = CrOH2+ + H+;

б) Fe2+ + H2O = FeOH+ + H+;

в) Al3+ + H2O = AlOH2+ + H+;

г) Сu2+ + H2O = CuOH+ + H+.

Решение

Молекулярные уравнения гидролиза:

а) CrCl3 + H2O Cr(OH)Cl2 + HCl;

б) Fe(NO3)2 + H2O Fe(OH)NO3 + HNO3;

в) AlCl3 + H2O Al(OH)Cl2 + HCl;

г) СuBr2 + H2O Cu(OH)Br + HBr.



3. Опишите процессы, происходящие при сливании водных растворов следующих солей:

а) нитрат хрома(III) и сульфид натрия;

б) хлорид алюминия и сульфид натрия;

в) сульфат железа(III) и карбонат натрия;

г) сульфат алюминия и сульфид аммония;

д) хлорид железа(III) и карбонат аммония.



Решение

Обмен и гидролиз одновременно:

а) 2Cr(NO3)3 + 3Na2S + 6H2O = 2Cr(OH)3 + 3H2S + 6NaNO3;

б) 2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S + 6NaCl;

в) Fe2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3 + 3CO2 + 3Na2SO4;

г) Al2(SO4)3 + 3(NH4)2S + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S + 3(NH4)2SO4;

д) 2FeCl3 + 3(NH4)2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3 + 3CO2 + 6NH4Cl.

4. При добавлении к водному раствору вещества А раздельно аммиака, сульфида натрия и нитрата серебра образуются белые осадки, причем два из них – одинакового состава. Определите вещество А.

Ответ. Вещество А – AlCl3.

5. При добавлении к водному раствору вещества А раздельно сульфида калия, аммиака и хлорида бария образуются осадки. В первом и втором случае – серо-зеленого цвета одного состава, в третьем случае – белый кристаллический. Определите вещество А.

Ответ. Вещество А – Cr2(SO4)3.

6. Какие из перечисленных солей подвергаются гидролизу: хлорид меди, нитрат кальция, карбонат натрия, сульфид калия, сульфат лития, ацетат аммония, нитрат цинка? Определите характер среды. Укажите окраску индикаторов (лакмус, метиловый оранжевый).

7. Приведите уравнение реакции гидролиза нитрата алюминия в сокращённой ионной, ионной и молекулярной формах.

8. Объясните, почему водный раствор гидросульфида и ацетата натрия имеют щелочную реакцию? Ответ подтвердите уравнениями.

9. Составьте уравнения гидролиза солей: FeCl3, NaNO2, KHS, NH4NO3.

10. Почему индикаторы, добавленные к водным растворам нитрата и нитрита, гидрокарбоната натрия имеют различную окраску? Определите характер среды. Укажите окраску индикаторов – лакмуса, фенолфталеина, метилоранжа.

Задачи

1. К 50 г раствора карбоната натрия с массовой долей растворенного вещества 10,6% прилили избыточное количество раствора сульфата алюминия. Какой газ выделяется при этом? Каков объем (н.у.) этого газа?

Ответ. СO2, 1,12 л.

2. Вычислите относительную плотность по воздуху и по гелию газа, выделяющегося при гидролизе нитрида магния.

Ответ. 0,586; 4,25.

3. Вычислите относительную плотность по воздуху и по неону газа, выделяющегося при гидролизе фосфида кальция.

Ответ. 1,17; 1,7.

4. Гидроксид алюминия массой 11,7 г обработали раствором серной кислоты объемом 45 мл с молярной концентрацией 5 моль/л. Какая реакция среды будет у полученного раствора?

Решение

2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2O.

                                                              M = 78 г/моль

(Al(OH)3) = m/M = 11,7/78 = 0,15 моль,

(H2SO4) = с•V = 5•0,045 = 0,225 моль.

Мольные соотношения реагентов отвечают стехиометрическим коэффициентам: 0,15/2 = 0,225/3.

Однако среда раствора не нейтральная, а кислая, т.к. протекает гидролиз соли Al2(SO4)3:

Al2(SO4)3 + 6НОН 2Al(OН)3 + 3H2SO4.



Ответ. Среда кислая.
скачать файл



Смотрите также:
Гидролиз – это реакция обменного разложения веществ водой
171.62kb.
Гидролиз неорганических веществ
78.42kb.
Занятие № Тема: Реакции гидролиза
86.05kb.
Урок химии в 11 классе Тема: Гидролиз неорганических веществ Цели: Образовательные
66.17kb.
“ Основные способы разложения на множители ”; закрепить выработку основных навыков разложения многочленов
20.97kb.
Изучить один из способов решения диофантовых уравнений высших степеней – способ разложения на множители
126.89kb.
Перечень учебников обменного фонда на 2012 2013 учебный год
82.81kb.
Переваримость питательных веществ. Баланс веществ и энергии. Индикатор для определения переваримости кормов
51.31kb.
Воспаление актуальность темы
566.65kb.
Задача №1. Чему примерно равно давление, создаваемое водой, на глубине 2м? 1 200па 2 2000 Па 3 5000Па 4 20 000Па
13.25kb.
Отель Селестен 4*( Sofitel Les Célestins )
53.54kb.
Которые могут возникнуть в мирное время это промышленные аварии с выбросом опасных отравляющих химических веществ (охв)
129.45kb.