Тема – 9: Гидролиз солей

Тема – 9: Гидролиз солей

Студент должен:

Знать:

·  Теорию электролитической диссоциации Аррениуса.

·  Гидролиз солей и электролиз расплавов и растворов солей.

Уметь:

·  Записывать уравнения реакций ионного обмена

·  Определять кислотность растворов кислотно – основными индикаторами.

·  Составлять полные и сокращенные ионные уравнения гидролиза солей.

·  Предсказывать реакцию среды в растворах солей.

·  Решать задачи на концентрацию растворов.

9.1. Гидролиз солеи

Водные растворы различных солей характеризуются разными значениями рН и имеют различную реакцию среды - кислую, щелочную, нейтральную.

Например, водный раствор хлорида алюминия AlCl3 имеет кислую среду (рН< 7), раствор карбоната калия К2С03 - щелочную среду (рН > 7), растворы хлорида натрия NaCl и нитрита свинца (II) Pb(N02)2 являются нейтральными (рН =7). Эти соли не содержат в своем составе ионы водорода Н+ пли гидроксид-ионы ОН-, которые определяют характер среды раствора. Это объясняется тем, что в водных растворах многие соли подвергаются гидролизу. Гидролиз — одно из важнейших химических свойств солей.

Гидролизом соли называется взаимодействие ионов соли с водой, в результате которого образуются слабые электролиты.

Например при растворении в воде ацетата натрия в системе протекают следующие процессы:

В результате образования слабого электролита (уксусной кислоты) смещается ионное равновесие диссоциации воды и создается избыточное количество гидроксид-ионов, что определяет щелочную среду раствора ацетата натрия. Уравнение гидролиза соли имеет следующий вид:

В зависимости от состава соли гидролиз солей может проходить по катиону соли или аниону соли или по катиону соли и аниону соли.

I. Гидролиз по катиону.

Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой, подвергаются гидролизу по катиону соли, при этом врастворе создается кислая среда (рН < 7)

II. Гидролиз по аниону:

Соли, образованные сильными основанием и слабой кислотой, подвергаются гидролизу по аниону соли, при этом rрастворе создается щелочная среда (рН > 7)

III. Гидролиз по катиону и аниону

Если соль образована слабым основанием и слабой кислотой, то она гидролизуется по катиону и аниону соли, приэтом среда раствора близка к нейтральльной.

Гидролиз идет по катиону и аниону соли, в растворе нет избытка катионов водорода (Н+) или гидроксид-ионов (ОН - ), поэтому среда раствора близка к нейтральной (рН ~7).

Описанные выше типы солей в водных растворах образуют слабые электролиты, поэтому для них возможен процесс гидролиза. Если при взаимодействии соли с водой не образуются слабые электролиты, такие соли гидролизу не подвергаются. Такими солями являются соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой. Например, при растворении в воде хлорида натрия происходят следующие процессы:

Сокращенное ионное уравнение процесса показывает, что между водой и солью нет химического взаимодействия, равновесие диссоциации воды не смещается. Среда растворов таких солей близка к нейтральной (рН = 7), так как концентрации H+ и ОН- в их растворах равны, как в чистой воде.

Для большинства солей гидролиз — процесс обратимый.

Поэтому гидролитическое равновесие количественно характеризуется степенью гидролиза, подобно тому, как равновесие диссоциации слабого электролита характеризуется степенью диссоциации. Степень гидролиза соли h - это отношение числа гидролизованных молекул к общему числу растворенных молекул.

На величину степени гидролиза влияют 1. температура и 2. концентрация раствора соли. Чем выше температура и чем больше разбавлен раствор водой, тем больше степень гидролиза. Однако на опыте найдено, что степень гидролиза солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием, от разбавления не зависит.

Итак, чтобы усилить гидролиз соли, надо разбавить раствор соли и нагреть его. Во многих случаях таким путем удается довести гидролиз практически до конца.

Гидролитическое равновесие можно легко смещать. Так, если в систему, в которой установилось равновесие (NH4)2 S + Н20 → NH4HS + NH4 OH, ввести продукт гидролиза – NH 4OH, то равновесие сместится влево (гидролиз соли уменьшается) Наоборот, если удалять продукты гидролиза, равновесие сместится вправо (гидролиз соли усиливается). Когда продукты гидролиза уходят из сферы реакции, гидролиз протекает необратимо.

9.2. Составление уравнений гидролиза солей

Гидролиз солей, образованных слабыми многоосновными кислотами и сильными основаниями, протекает ступенчато (соответственно обратному процессу — ступенчатой диссоциации) и при этом получаются кислые соли (точнее, анионы кислых солей). Так, гидролиз карбоната натрия Na2C03 может быть выражен уравнениями:

NaHCO3 + HO → H2CO3 + NaOH

Для составления уравнений гидролиза Na2 C03 исходят из следующего положения. Соль образована сильным основанием и слабой кислотой, поэтому ион СО32- (анион слабой кислоты) буде связывать ионы водорода из воды. Так как ион С032- содержит два заряда, то следует писать две ступени гидролиза и в каждой ступени уравнения:

а) в сокращенной ионной форме;

б) в ионной форме;

в) в молекулярной форме.

При этом должны быть учтены правиланаписания ионных уравнений реакций обмена.

Таким образом, чтобы перейти от уравнения в сокращенной ионной форме, надо к ионам уравнения (а) приписать ионы противоположного знака (б). Объединяя ионы уравнения (б) в молекулы, получим уравнения гидролиза вмолекулярной форме (в).

Аналогично при гидролизе солей, образованных многокислотными слабыми основаниями и сильными кислотами получаются основные соли (точнее, катионы основных солей). Гидролиз протекает главным образом по первой ступени, например AlCl3 При составлении уравнения гидролиза исходим из того, что в примере дается соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой. Ион AlCl3 (катион слабого основания) буде связывать гидроксид-ионы кз воды. Но поскольку AlCl3 имеет три заряда, то гидролиз будет протекать по трем ступеням. Уравнения составляем так же, как и в предыдущем примере.

Третья ступень - реакция практически не протекает (ввиду накопления ионов водорода процесс смещается влево). Однако разбавление раствора, повышение температуры усиливают гидролиз. В этом случае можно писать уравнение гидролиза и по третьей ступени.

Для большинства солей гидролиз является обратимым процессом. В состоянии равновесия гидролизуется только небольшая часть соли. Однако некоторые соли полностью разлагаются водой. т.е. для них гидролиз является необратимым.

Необратимому (полному) гидролизу подвергаются соли, которые образованы слабым нерастворимым (или летучим) основанием и слабой летучей (или нерастворимой) кислотой. Такие соли не могут существовать в водных растворах, они полностью разлагаются водой, что отмечается в таблице растворимости солей, кислот и оснований в воде черточкой.

Рассмотрим, как протекает гидролиз одной из этих солей - сульфида алюминия A12S3. Эта соль образована слабым нерастворимым гидроксидом алюминия А1(ОН)3 и слабой летучей кислотой H2S. Следовательно, гидролиз этой соли протекает практически полностью с образованием выше названных продуктов:

A12S3 + 6Н20 = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑

В уравнениях гидролиза этих солей ставят знак равенства, так как гидролиз в этих случаях необратим. Ионные уравнения необратимого гидролиза не записывают.