Автор: Глебова Ирина Юрьевна
Учебное заведение: ПИЖТ УрГУПС
Краткое описание работы: Конспект урока - подготовка к лабораторно - исследовательской  работе. Научиться определять соли, которые могут подвергаться гидролизу, записать процессы гидролиза, писать уравнения реакций гидролиза 

Дата публикации: «Гидролиз солей» Конспект урока - подготовка к лабораторно - исследовательской  работе. Научиться определять соли, которые могут подвергаться гидролизу, записать процессы гидролиза, писать уравнения реакций гидролиза 
Просмотреть свитедельство о публикации

chem2

«Гидролиз солей»

Гидролиз соли — это реакция обмена ионов некоторых солей с ионами воды.

Многие соли, а также некоторые другие вещества вступают с водой в реакцию обменного разложения, называемую гидролизом.

 

Для понимания сущности гидролиза солей опытным путем определяют их отношение к воде в присутствии катализаторов. Результаты опыта отражены  в таблице.

 

Отношение солей к воде

 

Растворы солей

Действие растворов солей на индикаторы

лакмус

фенолфталеин

Метиловый оранжевый

NaCI

 хлорид натрия

 

 ( сильное основание  и сильная кислота)

 

Реакция среды нейтральная

+] = [ОН]

 

 

Цвет не меняется

 

 

 

 

 

Цвет не меняется

 

 

 

 

 

Цвет не меняется

 

 

 

 AICI3 

хлорид алюминия

 

(слабое основание и сильная кислота)

 

Реакция среды кислая

+] > [ОН]

 

 

 

Краснеет

 

 

 

 

Цвет не меняется

 

 

 

 

Становится розовым

Na2CO3

карбонат натрия

 

(сильное основание и слабая кислота)

 

Реакция среды щелочная

+] < [ОН]

 

 

Синеет

 

 

Приобретает малиновый цвет

 

 

Желтеет

 

Основное условие протекания реакций обмена до конца — это наличие таких ионов, которые могут связываться между собой.

 

Молекулы воды частично диссоциируют на ионы:  Н2О  ↔ Н+ + ОН

 

С учетом этого рассмотрим данные таблицы о взаимодействии солей с водой

Соли, реагирующие с водой

Уравнения реакций

Вещества, которые образуются в результате реакции

Пояснения

Полные ионные

Сокращенные ионные

1

2

3

4

5

1) Хлорид натрия

Na+ + CI + Н+ + ОН

Na+ + CI—   +  Н2О 

 

NaCI

Реакция не происходит, так как в растворе нет ионов, которые могут связываться с ионами воды

2) Хлорид алюминия

AI3+  +   3CI+   Н+ +   ОН

AIOH2+   +     3CI—   +   Н+

AI3+ +   Н2О ↔   AIOH2+ +  Н+

 

AIOHCI2 — основная соль и   НCI — соляная кислота или хлороводородная кислота

Происходит гидролиз солей, образованных сильной кислотой и слабым основанием.

Например, гидрогкид — ионы и ионы алюминия образуют устойчивые ионы AIOH2+

Накапливаются свободные ионы Н+, поэтому среда становится кислой.

3) Карбонат

натрия

2Na+ +   CO32-  + Н+ + ОН

2Na+  +   HCO3+  OH

CO32-+ Н2О ↔  HCO3+ OH

NaHCO3

Кислая соль и

NaOH гидроксид натрия

 

Происходит гидролиз солей, образованных слабой кислотой и сильным основанием.

Например, ионы Н+  с ионами

CO32- образуют устойчивые ионы HCO3 Накапливаются свободные ионы ОН , поэтому среда становится щелочной.

 

По результатам, которые отраженны в таблице, можно сделать вывод, что  с водой

не реагируют соли образованные сильной кислотой  и сильным основанием, так как ионы таких солей не могут связываться с ионами воды, т.е. ионы Н+ и ОН  

 

С водой реагируют соли, образованные:

 1)  слабым основание и сильной кислотой, 

2)  сильным основанием и слабой кислотой.

Это объясняется тем, что в составе таких солей имеются ионы, которые могут связываться с ионами вода.

3) Еще легче  подвергаются гидролизу соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой, например,     СН3СОО NH4

 

 СН3СОО  NH4+  + Н+ + ОН ↔ СН3СООН +  NH4ОН  (NH3· Н2О)

 

Ионы этой соли одновременно связывают ионы Н+ и ОН, смещая равновесие диссоциации воды.

В этом случае реакция раствора зависит от степени диссоциации продуктов гидролиза — кислоты и основания; если больше ионов Н+ — кислая, если ионов ОН — щелочная, а если их число одинаково — нейтральная.

 

Гидролиз процесс обратимый, но некоторые соли гидролизуются необратимо

 

Необратимый гидролиз — это разложение солей водой

 

Такие соли в растворе не существуют.  Это соли,  образованные  слабыми многоосновными кислотами (угольная, сероводородная) и металлами в высших степенях окисления (алюминия, хрома (III), железа (III))

 

2AICI3 + 3K2CO3AI2(CO3)3 + 6KCI 

 при реакции AI2(CO3)3 — он образуется, но тут же разлагается водой

 

AI2(CO3)3 +  Н2О  → AI(ОН)3 ↓  + 3СО2

 

Слабые кислоты:

сероводородная, угольная, уксусная, муравьиная, цианистоводородная (HCN), сернистая, азотистая, фосфорная

 

Сильные кислоты:

серная, азотная, соляная (хлороводородная)

 

Сильные основания — (растворимые в воде — щелочи):

гидроксид лития, гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид бария и т.д.

 

Слабые основания — (нерастворимые в воде):

гидроксид алюминия, гидроксид магния, гидроксид железа (II и III), гидроксид меди (II) и т.д.

 

Классификация солей

Соли

Образованные сильным основанием и слабой кислотой

Образованные сильной кислотой и слабым основанием

Образованные слабым основанием и слабой кислотой

Образованные сильной кислотой и сильным основанием

Пример

Пример

Пример

Пример

 

 

 

 

 

 

 

 

Гидролиз солей

 

Состав соли

Пример

Способность к гидролизу

Уравнение реакции

Реакция среды

катион

анион

1

2

3

4

5

6

Сильное основание

Сильная кислота

Хлорид натрия

NaCI

Не гидролизуется

Na+ + CI + Н+ + ОН ↔  Na+ + CI+ Н2О

а) все ионы остаются в растворе, они не могут объединяться, так как  при этом не образуются слабые электролиты — гидролиз не происходит;

 

б) среда раствора нейтральная (РН = 7), так как концентрации ионов в растворе равны, как в чистой воде.

Нейтральная

Слабое основание

Слабая кислота

Ацетат аммония

NH4(CH3COO)

Гидролизуется

NH4+   +CH3COO  + Н+ + ОН CH3COOHNH3 ·  Н2О 

а) катион слабого основания связывает ион ОН

из молекулы воды, образуя слабое основание;

анион слабой кислоты связывает ионы Н+ из молекулы воды, образуя слабую кислоту;

 

б) реакция растворов  этих солей может быть нейтральной, слабокислой или слабощелочной,

это зависит от констант диссоциации.

Нейтральная

Сильное основание

Слабая кислота

Карбонат натрия

Na2CO3

Гидролизуется

2Na+ + CO32-  + Н+ + ОН —  ↔ 2Na+  +HCO3+ OH

а) в растворе есть свободные гидроксид- ионы  OH и концентрация их больше, чем в чистой воде, поэтому раствор соли

Na2CO3 имеет щелочную среду (рН > 7);

 

б) в реакции с водой участвуют анионы  CO32- ;

в этом случае гидролиз идет по  аниону

Щелочная

Слабое основание

Сильная кислота

Хлорид алюминия

AICI3

Гидролизуется

AI3+  + 3CI+ Н+ + ОН ↔   AIOH2+ + 3CI+ Н+

а) в растворе есть свободные ионы водорода Н+

их концентрация больше, чем в чистой воде, поэтому раствор соли имеет кислую среду (РН< 7);

 

б) в реакции с водой участвуют катионы алюминия AI3; в этом случае гидролиз идет по  катиону

Кислая

 

 

Самостоятельная работа

Задания:

1. Продолжить заполнение таблицы, приводя свои четыре примера гидролиза солей.

2. Какие из приведенных солей подвергаются гидролизу по катиону, а какие  по аниону:

 

1) Фосфат натрия,  2) нитрат меди (II),   3) сульфат калия,    4) нитрат аммония,

5) сульфат никеля,   6) карбонат калия,      7) сульфид калия,    8) хлорид магния, 

  9) сульфит натрия,    10) сульфат алюминия,  11) формиат калия,     12) иодид бария,     13) нитрат кальция

Название соли

Формула соли

Гидролиз по катиону

Гидролиз по аниону

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 3. В какой цвет окрасится раствор каждой соли при добавлении индикаторов:

Водные растворы солей

Цвет индикатора

Уравнения реакций, поясняющие изменения цвета индикатора

Лакмус

Метиловый оранжевый

Фенолфталеин

Хлорид цинка

 

 

 

 

 

Карбонат калия

 

 

 

 

 

Сульфат натрия

 

 

 

 

 

 

Следует отметить, что реакции обратимого гидролиза полностью подчиняются принципу Ле Шателье.

 Поэтому гидролиз соли можно усилить — это значит сместить равновесие гидролиза вправо (и даже сделать необратимым) следующими способами:

1) добавить воды (уменьшить концентрацию);

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

 Н2О    ↔    Н+  +  ОН—     —    57   кДж,

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

Соли, неподвергающиеся гидролизу

Соли, подвергающиеся гидролизу

Обратимо со смещением равновесия

Необратимо

влево

вправо

↑ , ↓

С  +   С

С  +  Сл

Сл  +  С

Сл  +  Сл

 

— гидролиз по аниону

 — среда раствора щелочная

(pH > 7)

— гидролиз по катиону

 — среда раствора кислотная

(pH < 7)

— гидролиз по катиону и аниону

— среда раствора зависит от констант диссоциации образующихся при гидролизе основания и кислоты (нейтральная, слабощелочная, слабокислая)

  Условные обозначения:

    катион                             оснований

С                     сильных                               ↓  нерастворимое соединение

    анион                               кислот

 

    катион                             оснований

Сл                     слабых                               ↑  летучее  соединение

    анион                               кислот

 

3) связать один из продуктов гидролиза в  труднорастворимое соединение или удалить один из продуктов в газовую фазу; например, гидролиз цианида аммония  NH4CN (соль цианистоводородной кислоты HCN) будет значительно усиливаться за счет разложения гидрата аммиака с образованием аммиака NH3  и воды:

NH4  + CN—  H2O  ↔  NH3  ·  H2O  +  HCN

                                                  /\

                                        NH3↑    H2O

4) при добавлении к ацетату калия  раствора кислоты происходит  связывание гидроксид — иона ОН катионами водорода кислоты в слабый электролит — воду. Это приводит  к уменьшению концентрации одного из продуктов  гидролиза, именно, гидроксид — иона ОН, что вызывает смещение равновесия гидролиза вправо:

СН3СОО  +   H2O  ↔ СН3СООН   +  ОН 

  добавить    HCI  ↔  H+   +   CI    ;       H+   + ОН  →   H2O  уменьшение концентрации   ОН   и  происходит усиление гидролиза вправо  →

 

Гидролиз можно подавить (значительно уменьшить количество подвергающейся гидролизу соли):

1) увеличить концентрацию растворенного вещества;

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

3) ввести в раствор один из продуктов гидролиза, например, подкислять раствор, если его среда в результате гидролиза кислая, или подщелачивать, если — щелочная.

 

Практическое и биологическое значение гидролиза

1) В древности в качестве моющего средства использовали карбонат калия  К2СО3, который в воде гидролизируется по аниону, водный раствор приобретает мылкость за счет образующихся  ионов ОН

2) в настоящее время основной компонент мыла — это натриевые или калиевые соли высших жирных карбоновых кислот: стеараты, пальминаты, которые гидролизуются.