Суть гидролиза солей заключается в том, что происходит смещение равновесия диссоциации воды вследствие связывания одного из ее ионов с образованием малодиссоциированного или труднорастворимого продукта. 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 (K2S).
При растворении в воде K2S диссоциирует
K2S 
2K+ +S2-.
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 S2- связывают катион H+, образуя ион HS–
S2– +H2O HS– +OH–
Уравнение гидролиза в молекулярной форме
K2S+H2O KHS+KOH.
Практически гидролиз соли 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).
б) Cоль образована слабым основанием и сильной кислотой (CuCl2, Al2(SO4)3).
При растворении в воде CuCl2 диссоциирует СuCl2 Cu2+ +2Cl–
В данном случае ионы Cu2+ 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
Cu2+ + HOH CuOH++ H+.
В данном случае продуктами гидролиза являются основная соль и кислота. Уравнение гидролиза в молекулярной форме записывается следующим образом
CuCl2+H2O CuOHCl+ 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<7).
При растворении в воде Al2(SO4)3 диссоциирует
Al2(SO4)3 Al3+ + 3 SO42-.
В данном случае ионы Al3+ соединяются с ионами ОН-, образуя гидроксоионы AlOH2+. Гидролиз соли ограничивается первой ступенью, и образование молекулы Al(OH)3 не присходит. Ионно-молекулярное уравнение имеет вид
Al3+ + Н2О AlOH2++ Н+.
Продуктами гидролиза является основная соль и кислота.
Уравнение гидролиза в молекулярной форме записывается следующим образом
Al2(SO4)3+2 Н2О 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
Al2S3 + 3 H2O Al(OH)3¯ + H2S
г) Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием (NaCl, K2SO4, RbBr и др.) гидролизу не подвергаются, т.к. единственным малодиссоциирующим соединением является H2O (рН=7).
Взаимное усиление гидролиза. Допустим, что в разных сосудах установились равновесия
CO32–+ H2O HCO3–+ OH–
Al3++ H2O AlOH2++ 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, и гидролиз протекает полностью
2 AlCl3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O = 2 Al(OH)3 + 3 CO2 + 6 NaCl.
Это называется взаимным усилением гидролиза.
Примеры решения задач
Задание 1. Запишите в молекулярной и ионно-молекулярной формах уравнения реакций между веществами: а) H2S + Ba(OH)2 ® ¼; б) Pb(NO3)2 + H2SO4 ® ¼.
Решение:
а) Реакция между сероводородом и гидроксидом бария относится к типу реакций ионного обмена. Поэтому в образующихся соединениях положительно заряженный ион из одного исходного вещества соединяется с отрицательно заряженным ионом из другого. Молекулярное уравнение реакции
H2S + Ba(OH)2 ® BaS + H2O.
В ионно-молекулярном уравнении сильные электролиты должны быть записаны в виде ионов, а слабые – в виде молекул. Слабо диссоциирующими веществами в этой реакции являются сероводород и вода. Поэтому ионно-молекулярное уравнение реакции имеет вид
H2S + Ba2+ + 2OH– ® Ba2+ + S2– + 2H2O.
В сокращенном ионно-молекулярном уравнении должны быть исключены одинаковые частицы, находящиеся в левой и правой частях полного уравнения, т.е. ионы, которые не претерпевают изменений в ходе реакции. В данном случае это ионы Ba2+. Сокращенное ионно-молекулярное уравнение реакции
H2S + 2OH– ® S2– + 2H2O.
б) Реакция между нитратом свинца и серной кислотой относится к типу реакций ионного обмена. Поэтому в образующихся соединениях положительно заряженный ион из одного исходного вещества соединяется с отрицательно заряженным ионом из другого. Молекулярное уравнение реакции
Pb(NO3)2 + H2SO4 ® 2HNO3 + PbSO4¯.
Слабо диссоциирующим веществом в этой реакции является сульфат свинца (плохо растворимая соль, выпадающая в осадок, см. таблицу растворимости). Поэтому ионно-молекулярное уравнение реакции имеет вид
Pb2+ + 2NO3–+ 2H+ + SO42– ® 2H+ + 2NO3–+ PbSO4¯.
В сокращенном ионно-молекулярном уравнении должны быть исключены одинаковые частицы, находящиеся в левой и правой частях полного уравнения, т.е. ионы, которые не претерпевают изменений в ходе реакции. В данном случае это ионы NO3–и H+. Сокращенное ионно-молекулярное уравнение реакции
Pb2+ + SO42– ® PbSO4¯.
Задание 2. Определите, какие из солей подвергаются гидролизу (Na3PO4, ZnSO4, RbCl)? Cоставьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения реакции гидролиза солей. Укажите реакцию среды. Какое значение рН имеют растворы этих солей?
Решение:
Соль ортофосфат натрия (Na3PO4) образована сильным основанием NaOH и слабой кислотой H3PO4. Следовательно, гидролиз этой соли протекает по аниону соли.
При растворении в воде Na3PO4 диссоциирует
Na3PO4 3Na+ + PO43-.
В данном случае ионы PO43- связывают катион H+ из воды, образуя ион HPO42-. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза
PO43- +H2O HPO42- + OH–.
Уравнение гидролиза в молекулярной форме
Na3PO4+H2O Na2HPO4 + NaOH.
Практически гидролиз соли ограничивается первой ступенью с образованием кислой соли (в данном случае Na2HPO4). Избыток ионов OH– в растворе обусловливает щелочную реакцию среды в растворе (pН>7).
Сульфат цинка (ZnSO4) образован слабым основанием Zn(OH)2 и сильной кислотой H2SO4. Гидролиз этой соли протекает по катиону соли.
При растворении в воде ZnSO4 диссоциирует
ZnSO4 Zn2+ +SO42–
В данном случае ионы Zn2+ соединяются с ионами OH– из воды, образуя гидроксоионы ZnOH+. Гидролиз соли ограничивается первой ступенью, и образование молекулы Zn(OH)2 не происходит. Ионно-молекулярное уравнение имеет вид
Zn2+ + HOH ZnOH++ H+.
В данном случае продуктами гидролиза являются основная соль и кислота. Уравнение гидролиза в молекулярной форме записывается следующим образом
2ZnSO4+ 2H2O (ZnOH)2SO4+ H2SO4.
Избыток ионов H+ в растворе обусловливает кислую реакцию среды в растворе (рН<7).
Cоль RbCl образована сильным основанием RbOH и сильной кислотой HCl. Эта соль не подвергается гидролизу, т.к. единственным малодиссоциирующим соединением является H2O (рН=7).
Контрольные задания
Запишите в молекулярной и ионно-молекулярной формах уравнения реакций между веществами.
Таблица 4
| Вариант | Задания |
| Pb(NO3)2 + KI ® ZnCl2 + H2S ® | |
| Сu(NO3)2 + Na2CO3 ® NaOH + H3PO4 ® | |
| Cr2(SO4)3 + KOH ® NiCl2 + H2S ® | |
| CaCl2 + H3PO4® Ba(OH)2 + NH4Cl ® | |
| NaHS + NaOH ® Ba(NO3)2 + K2CO3 ® | |
| CH3COONa + AlCl3 ® Cu(NO3)2 + H2S ® | |
| Na2SiO3 + MgCl2 ® Zn(OH)2 + KOH ® | |
| Na2S + H2SO4 ® CuOHCl + HCl ® | |
| Al(OH)3 + H2SO4 ® Ba(OH)2 + NH4Cl ® | |
| Cr(OH)3 + NaOH ® Na2SO3 + H2SO4 ® | |
| KH2PO4 + KOH ® AlCl3 + Ba(OH)2 ® | |
| Al(OH)3 + NaOH ® BaCl2 + K3PO4 ® | |
| MgOHCl + HCl ® AgNO3 + KBr ® | |
| MgCl2 + Na2CO3 ® Pb(NO3)2 + H2S ® | |
| KOH + H2SiO3 ® Ba(OH)2 + HNO3 ® | |
| KHCO3 + KOH ® BaCl2 + Na2SiO3 ® | |
| KOH + H3PO4 ® CuCl2 + Na2S ® | |
| KHSO3 + KOH ® Mg(NO3)2 + Na3PO4 ® | |
| Cu(OH)2 + HCl ® AlCl3 + K3PO4 ® | |
| NiCl2 + KOH ® Cr(OH)3 + HCl ® | |
| Na2CO3 + H2SO4 ® Zn(OH)2 + NaOH ® | |
| NaHSO3 + NaOH ® Ca(NO3)2 + K2CO3 ® | |
| Mn(OH)2 + H2SO4 ® Ba(NO3)2 + K2SO3 ® | |
| BaCl2 + H3PO4 ® Na2CO3 + ZnCl2 ® | |
| H2SO3 + NaOH ® CuCl2 + K2CO3 ® | |
| CaCl2 + Na2CO3 ® ZnOHNO3 + HNO3 ® | |
| Na2SiO3 + HCl ® Cu(OH)2 + H2SO4 ® | |
| FeSO4 + (NH4)2S ® Cr(OH)3 + HNO3 ® | |
| Sn(OH)2 + HCl ® NaHS + NaOH ® | |
| Na3PO4 + CaCl2 ® BaCO3 + HNO3 ® |
Определите, какие из солей подвергаются гидролизу? Cоставьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения реакции гидролиза солей. Укажите реакцию среды. Какое значение рН имеют растворы этих солей? (табл.5)
Таблица 5
| Вариант | Задание |
| NaNO2, FeCl3, BaCl2 | |
| Al2(SO4)3, K2S, LiBr | |
| NaNO3, K2SO3, CuBr2 | |
| KNO2, Fe2(SO4)3, Rb2SO4 | |
| NH4Cl, Na2SO3, K2SO4 | |
| Cr(NO3)3, Li2SO3, NaCl | |
| CuSO4, CsCl, K2CO3 | |
| CoCl2, K3PO4, BaCl2 | |
| FeSO4, Li2S, RbNO3 | |
| Al(NO3)3, K2SiO3, Na2SO4 | |
| NaNO3, Pb(NO3)2, Na2S | |
| Na2SiO3, KBr, Zn(NO3)2 | |
| Na2CO3, Ba(NO3)2, FeSO4 | |
| KNO3, NiCl2, Na3PO4 | |
| FeBr3, KNO2, KBr | |
| CrCl3, Na3PO4, LiNO3 | |
| SnCl2, K2SiO3, LiI | |
| KNO2, Cr2(SO4)3, KCl | |
| Rb2CO3, NaNO3, FeCl2 | |
| K3PO4, Mn(NO3)2, RbCl | |
| NaI, Cs2S, Fe2(SO4)3 | |
| Fe(NO3)2, Li2CO3, KNO3 | |
| CH3COONa, CoBr2, RbCl | |
| LiNO2, CdSO4, BaBr2 | |
| MnCl2, KCN, BaSO4 | |
| Cu(NO3)2, Na2SiO3, CsBr | |
| LiCl, Na3PO4, FeBr2 | |
| KCN, NaBr, MnSO4 | |
| K2CO3, Fe(NO3)2, NaNO3 | |
| AlBr3, Li2CO3, K2SO4 |
Концентрация растворов
Раствором называется гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов (составных частей), относительные количества которых могут изменяться в широких пределах.
Растворы бывают твердые, жидкие и газообразные. Наибольшее практическое применение имеют жидкие растворы.
Раствор состоит из растворенных веществ и растворителя, т.е. среды, в которой эти вещества равномерно распределены в виде молекул или ионов.
Содержание растворенного вещества в растворе может быть выражено либо безразмерными единицами - долями и процентами, либо величинами размерными - концентрациями.
Концентрацией раствора называется количество растворенного вещества, содержащееся в определенном количестве раствора или растворителя.
Далее приведены наиболее часто употребляемые в химии способы выражения содержания растворенного вещества в растворе.