Теоретическое введение. Гидролизом называется взаимодействие вещества с водой, при котором составные части вещества соединяются с составными частями воды

 

Гидролизом называется взаимодействие вещества с водой, при котором составные части вещества соединяются с составными частями воды.

Одним из наиболее распространенных случаев гидролиза является гидролиз солей, то есть взаимодействие ионов соли с водой, которое сопровождается смещением ионного равновесия воды и изменением рН среды.

Гидролизу подвергаются только те растворимые соли, в состав которых входит хотя бы один ион, способный образовать малодиссоциирующее соединение с ионами Н⁺ или ОН‾. К ним относятся соли, образованные: а) слабой кислотой и слабым основанием; б) слабой кислотой и сильным основанием; в) слабым основанием и сильной кислотой. Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, гидролизу не подвергаются.

Различают несколько видов гидролиза в зависимости от особенностей ионов, составляющих соль.

1. Гидролиз по аниону наблюдается у солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой; при этом происходит связывание ионов водорода воды и аниона соли в слабодиссоциирующую кислоту. Остающиеся в растворе избыточные гидроксид-ионы обуславливают щелочную реакцию раствора и значения рН > 7. Например,

KCN+HOН KOH+HCN

K⁺+СN^–+НОН K⁺+OH^–+HCN

CN^–+HOН OH^–+HCN

2. Гидролиз по катиону наблюдается у солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой; при этом происходит связывание ОН‾ -ионов воды и катионов соли в слабодиссоциирующее основание. Избыточные катионы Н⁺ обуславливают кислую реакцию раствора и значения рН < 7. Например

NH₄Br + HOH NH₄OH + HBr

NH₄⁺ +Br‾ + HOH NH₄OH + H⁺ + Br‾

NH₄⁺ + HOH NH₄OH + H⁺

3. Гидролиз по катиону и аниону наблюдается у солей, образованных слабым основанием и слабой кислотой; при этом происходит связывание и ионов Н⁺ и ионов ОН‾ в слабодиссоциирующие кислоту и основание. Если образовавшиеся кислота и основание близки по силе, то они обусловят нейтральную среду раствора рН ≈ 7, если кислота сильнее основания, то среда будет слабокислой, если слабее – слабощелочной.

СН₃СООNН₄ + НOН СН₃СООН + NH₄OН

СН₃СОO^– + NН + НОН СН₃СООН + NH₄OH

4. Ступенчатый гидролиз наблюдается в случае гидролиза солей, образованных слабой многоосновной кислотой или слабым основанием многовалентного металла.

Если соль образована сильным основанием и слабой многоосновной кислотой, то на I ступени образуется кислая соль, например

Na₂S+HOН NaOH+NaHS

2Na⁺ + S^2– + НОН Na⁺ + ОН^– + Na⁺ + HS^–

S^2–+HOН OH^–+HS^–

а на II ступени уже образуется слабая кислота:

NаНS+Н₂О NaOH+H₂S

Na⁺+HS^–+H₂O Na⁺+OH^–+H₂S

HS^– + Н₂О ОН^– + H₂S

Если катион соли многозарядный, то на I ступени образуется основная соль, например:

CuCl₂ + НOН CuOHCl + HCl

Cu²⁺ + 2Cl^– + НОН CuOH⁺ + Сl^– + H⁺ + Сl^–

Cu + НОН CuOH⁺ + H⁺

а на II ступени уже образуется слабое основание:

СuОНСl + НОН Сu(ОН)₂ + НСl

СuOH⁺ + Cl^– + НOН Сu(ОН)₂ + H⁺ + Сl^–

СuОН⁺ + НОН Cu(OH)₂+H⁺

Гидролиз по I ступени протекает в большей степени, чем по второй, поэтому при написании уравнения гидролиза его записывают по I ступени.

5. Необратимый гидролиз отмечается у солей, образованных не просто слабыми кислотой и основанием, но и такими, которые относятся к малорастворимым или неустойчивым, разлагающимся с образованием летучих продуктов. В этом случае гидролиз сопровождается полным разложением соли.

Например, при взаимодействии в растворе FeCl₃ с K₂CO₃ выпадает осадок гидроксида железа и выделяется СО₂:

2FeCl₃ + 3K₂CO₃ + 3НОН → 2Fe(OH)₃↓ + 3CO₂↑ + 6KCl

2Fe³⁺ + 6Cl‾ + 6K⁺ + 3CO₃²‾ + 3НОН → 2Fe(OH)₃↓ + 3CO₂↑ + 6K⁺ + 6Cl‾

2Fe³⁺ + 3CO₃²‾ + 3НОН → 2Fe(OH)₃↓ + 3CO₂↑

 

Выполнение работы

 

Опыт 1. Гидролиз солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой

В 2 пробирки налейте по 2-3 мл 0, 5М раствора ацетата натрия СН₃СООNа и 0, 2М раствора карбоната натрия Na₂CO₃. Универсальной индикаторной бумагой проверьте среду растворов. Укажите вид гидролиза данных солей, напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза. Отметьте среду растворов. В случае ступенчатого гидролиза укажите, по какой ступени он протекает. Сделайте вывод об особенностях гидролиза этого типа солей.

Опыт 2. Гидролиз солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой

В 2 пробирки налейте по 2-3 мл 0, 5М раствора хлорида аммония NH₄Cl и 0, 2М раствора хлорида алюминия А1С1₃. Универсальной индикаторной бумагой проверьте среду растворов. Укажите вид гидролиза этих солей, напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза. Определите среду растворов. В случае ступенчатого гидролиза укажите, по какой ступени он протекает. Сделайте вывод об особенностях гидролиза этого типа солей.

Опыт 3. Гидролиз солей, образованных слабым основанием и слабой кислотой

В две пробирки налейте по 2-3 мл 0, 5М раствора ацетата аммония СН₃СОONН₄ и 0, 2М раствора карбоната аммония (NН₄)₂СО₃. Универсальной индикаторной бумагой проверьте среду растворов. Укажите, полностью или частично протекает гидролиз этих солей и напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза. Отметьте среду растворов и сделайте вывод о виде гидролиза. В случае ступенчатого гидролиза укажите, по какой ступени он протекает. Сделайте вывод об особенностях гидролиза этого типа солей.

Опыт 4. Поведение солей, образованных сильным основанием и сильной кислотой, в водных растворах

В 2 пробирки налейте по 2-3 мл 0, 5 М растворов йодида калия KI и 0, 2 М раствора хлорида бария BaCl₂. Универсальной индикаторной бумагой проверьте среду растворов. Подвергаются ли гидролизу эти соли? Вывод подтвердите, написав молекулярные и ионно-молекулярные реакции взаимодействия молекул KI и BaCl₂ с водой.

Опыт 5. Необратимый гидролиз

В пробирку налейте по 1 мл 0, 2 М раствора хлорида алюминия AlCl₃ и 0, 2М раствора карбоната натрия Na₂CO₃. Наблюдайте образование осадка гидроксида алюминия и выделение пузырьков газа. Универсальной индикаторной бумагой проверьте среду раствора. Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения протекающих процессов. Сделайте вывод о виде гидролиза этой соли.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какой процесс называется гидролизом? Какие соли гидролизуются в водных растворах? Почему соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, не подвергаются гидролизу?

2. В каком случае при гидролизе образуются основные соли, в каком случае – кислые? Привести примеры.

3. Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей FеСl_з, K₂S, Мn(NО₃)₂, K₂СО₃, NH₄NO₃.

4. Какую реакцию среды имеют растворы нитрата калия KNO₃, сульфата аммония (NH₄)₂SO₄, сульфата калия K₂SO₄? Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, протекающие в водных растворах этих солей.

5. Какие соли подвергаются необратимому гидролизу? Привести примеры.