Выполнения работы. Химическое обменное взаимодействие ионов растворенной соли с водой (растворителем), приводящее к образованию продуктов слабых электролитов (молекул слабых

Химическое обменное взаимодействие ионов растворенной соли с водой (растворителем), приводящее к образованию продуктов слабых электролитов (молекул слабых кислот или оснований, анионов кислых солей или катионов основных солей) и сопровождающееся изменением реакции среды (рН), называется гидролизом.

Сущность гидролиза сводится к химическому взаимодействию катионов или анионов соли с гидроксид – ионами ОН⁻или ионами водорода Н⁺ из молекул воды. В результате этого взаимодействия образуется слабо диссоциирующее соединение (слабый электролит). Химическое равновесие процесса диссоциации воды смещается вправо: Н₂О ↔ Н⁺ + ОН^-. Поэтому в водном растворе соли появляется избыток свободных ионов Н⁺ или ОН^-, и раствор соли показывает кислую или щелочную среду.

Гидролизу подвергаются соли образованные:

Ø слабой кислотой и сильным основанием,

Ø сильной кислотой и слабым основанием,

Ø слабой кислотой и слабым основанием

Гидролизу не подвергаются соли образованные сильным основанием и сильной кислотой, потому что катионы и анионы этих солей не связываются с ионами Н⁺ или ОН^- воды, т.е. не образуют с ними молекул слабых электролитов. Равновесие диссоциации воды не смещается. Среда растворов этих солей – нейтральная (рН = 7), так как концентрация ионов Н⁺ и ОН^- в их растворах, как и в чистой воде, одинаковая.

Типичные случаи гидролиза солей:

1. Соли образованные слабой циановодородной (синильной) кислотой HCN и

сильным основанием гидроксидом калия KОН, подвергаются гидролизу по аниону:

KCN ↔ K⁺ + CN⁻

CN⁻ + НОН ↔ HCN + ОН⁻

KCN + Н₂О ↔ HCN + KОН

Гидролизу подвергаются анионы соли, в результате чего в растворе увеличивается концентрация свободных гидроксид – ионов ОН⁻. Поэтому раствор соли KCN имеет щелочную среду (рН > 7).

2. Соли образованные сильной кислотой HCl и слабым основанием Zn(ОН)₂, подвергаются гидролизу по катиону: ZnCl₂↔ Zn²⁺ + 2Cl⁻

Zn²⁺ + НОН ↔ ZnОН⁺ +H⁺

ZnCl₂ + Н₂О ↔ ZnОНCl + HCl

Гидролизу подвергаются катионы соли, в результате в растворе появляется избыток ионов Н⁺. Среда в растворе ZnCl₂ - кислая (рН < 7).

3. Гидролиз соли образованной слабой кислотой и слабым основанием будет протекать одновременно и по катиону, и по аниону. Эти соли образованы катионом слабого основания, который связывает ионы ОН⁻ из молекулы воды и образует слабое основание и анионом слабой кислоты, который связывает ионы Н⁺ из молекулы воды и образует слабую кислоту. Реакция растворов этих солей может быть нейтральной, слабокислой или слабощелочной. Это зависит от констант диссоциации слабой кислоты СН₃СООН и слабого основания NH₃·Н₂О, которые образуются в результате гидролиза.

Например: СН₃СООNH₄ ↔ СН₃СОО⁻ + NH₄⁺

СН₃СОО⁻ + NH₄ ⁺ + НОН ↔ СН₃СООН + NH₃·Н₂О

СН₃СООNH₄ + НОН ↔ СН₃СООН + NH₃·Н₂О (NH₄ОН)

Реакция раствора соли СН₃СООNH₄ – нейтральная (рН =7), потому что константы диссоциации кислоты и основания имеют одинаковые значения К_{(СН3СООН)}= К_(NH4ОН) = 1,8 · 10⁻.

Гидролиз соли, образованный слабой кислотой (НСN) и сильным основанием КОН, характеризуется константой гидролиза (К_г):

К_Г = [ОН⁻] [НСN]/ [СN⁻] = Кн₂о/Ка,

где Кн₂о – ионное произведение воды,

Ка– константа диссоциации кислоты,

Аналогично для соли слабого основания (NН₃·Н₂О) и сильной кислоты НСl:

К_Г = [Н⁺]· [NН₃· Н₂О]/ [NН₄⁺] = Кн₂о/К_b,

где К_b– константа диссоциации основания.

Степенью гидролиза ħ называется доля электролита, подвергшаяся гидролизу. Она связана с константой гидролиза К_Г уравнением, аналогичным выражению закона разбавления Оствальда для диссоциации слабого электролита:

К_Г = ħ² С_М / (1- ħ)

Чаще всего гидролизованная часть соли очень мала, а концентрация продуктов гидролиза незначительна. Тогда связь между К_Г и ħ выражается более простым

______

соотношением: К_Г = ħ ²С_М или ħ = √ К_Г / С_М.

Из последнего уравнения следует, что степень гидролиза данной соли тем больше, чем меньше её концентрация; иначе говоря, при разбавлении раствора соли степень её гидролиза возрастает.

Вопросы к защите работы

1. Приведите примеры растворимых в воде солей, среда растворов которых нейтральная, кислая, щелочная. Напишите уравнения их гид-ролиза в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

2. Приведите примеры солей, гидролиз которых идет только по ка-тиону, только по аниону, и по катиону и по аниону одновременно. На-пишите уравнения их гидролиза в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

3. Приведите примеры солей, гидролиз которых возможен по одной, двум и трем ступеням. Напишите уравнения их гидролиза в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

4. Напишите в молекулярном и ионном виде уравнения совместного гидролиза: а) сульфата хрома (III) и карбоната натрия и б) нитрата алюминия и сульфида калия.

5. Как влияет добавление растворов КОН, ZnCl₂, Na₂S, соляной кислоты и твердого NaCl на гидролиз карбоната калия (гидролиз усиливает, ослабляется, влияния не наблюдается).

6. Как влияет добавление растворов NaОН, Na₂CO₃, Al₂(SO₄)₃, серной кислоты и твердого K₂SO₄ на гидролиз хлорида цинка (гидролиз усиливает, ослабляется, влияния не наблюдается).

7. Напишите в молекулярном и ионном виде, уравнения трех ступеней гидролиза хлорида железа (III). Объясните, почему при комнатной температуре гидролиз идет только по первой ступени, а при кипячении раствора – по всем трем.

Ø Учебная литература: /1/, с. 254-258; /2/, с.447-453; /3/, с.234-238.