Сильные и слабые электролиты. Гидролизом называется химическое взаимодействие солей с водой
Сильные электролиты | Слабые электролиты |
1. Кислоты | |
H2SO4, HNO3, HCl, HBr, HI, HМnO4, HСlO3, HСlO4 | Почти все органические кислоты, H2CO3, H2S, HClO, H3РO4, HCN, HNO2, H2SO3, H3BO3, CH3COOH, HF |
2. Основания | |
Основания щелочных и щелочноземельных металлов | Малорастворимые основания, а также NH4OH |
3. Соли | |
Почти все растворимые соли | Нерастворимые в воде соли, а также CdI2, HgCl2, Hg(CN)2, Fe(NCS)3 |
4. Другие соединения | |
H2O |
Гидролизом называется химическое взаимодействие солей с водой, приводящее к образованию слабого электролита. В результате этого взаимодействия нарушается равновесие между ионами [H+] и [OH-] и среда становится или кислой или щелочной.
Гидролизу подвергаются соли, образованные катионами слабых оснований или (и) анионами слабых кислот.
1. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой:
Э+ + НОН ЭОН + Н+ реакция среды кислая, рН < 7.
2. Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой:
А- + НОН НА + ОН- реакция среды кислая, рН > 7.
3. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой:
Э+ + А- + НОН ЭОН + НА реакция среды близкая к нейтральной.
Соли сильных кислот и сильных оснований в воде не гидролизуются, рН = 7.
Соли многоосновных кислот гидролизируются в основном по первой ступени. То же можно сказать о солях многокислотных оснований.
Необратимый гидролиз характерен для солей слабых малорастворимых оснований и слабых летучих кислот: такие соли не существуют в водных растворах; например, Fe2S3, Cr2(CO3)3.
Пример 1. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между:
а) BaCl2 и Na2SO4; б) Na2SO3 и HCl; в) H2SO4 и NaOH.
Решение. Обменные реакции между электролитами являются практически необратимыми и идут до конца в случае образования малорастворимых, малодиссоциирующих или газообразных соединений. При составлении ионно-молекулярных уравнений реакций надо помнить, что малорастворимые, малодиссоциирующие и газообразные вещества записываются в виде молекул, а сильные электролиты в виде тех ионов, на которые они диссоциируют.
Запишем уравнение взаимодействия указанных веществ в молекулярной форме:
а) BaCl2+Na2SO4=BaSO4+2NaCl
б) Na2SO3+2HCl=2NaCl+SO2↑+H2O
в) H2SO4 + NaOH=Na2SO4+2H2O
Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате происходит связывание ионов с образованием слабого электролита (Н2О), осадок (ВаSO4), газа (SO2).
Запишем уравнения в ионно-молекулярной форме:
а) Ba2+ +2Cl- + 2Na+ +SO42-=BaSO4↓ + 2Na+ + 2Cl-
б) 2Na+ +SO32-+2H++ 2Cl- = 2Na+ + 2Cl- + SO2↑+H2O
в) 2H+ + SO42- + 2Na+ +2OH- = 2Na+ + SO42- +2H2O
Исключив из правой и левой частей одинаковые количества одноименных ионов (они подчеркнуты), получим уравнения в сокращенной ионно-молекулярной форме: малодиссоциирующих или газообразных соединений. При составлении ионно-молекулярных уравнений реакций надо помнить, что малорастворимые, малодиссоциирующие и газообразные вещества записываются в виде молекул, а сильные электролиты в виде тех ионов, на которые они диссоциируют.
а) Ba2+ +SO42-=BaSO4↓
б) SO32-+2H+ = SO2↑+H2O
в) 2H+ + 2OH- = 2H2O
H+ +OH- = H2O
Пример 2. Укажите, какие из приведенных солей: а) K2SO4, б) CrCl3, в)K2SO3, г)Cr2S3 подвергаются гидролизу. Напишите уравнения гидролиза в молекулярной и ионно-молекулярной формах (где возможно и нужно по ступеням), укажите характер среды, рН.
Решение: а) K2SO4 – сульфат калия. Соль образована сильной кислотой H2SO4 и сильным основанием КОН. Не гидролизуется. Реакция среды нейтральная, рН = 7.
б) CrCl3 – хлорид хрома (III). Соль образована сильной кислотой HCl и слабым основанием Cr(OH)3. Гидролиз протекает по катиону в три ступени:
I ступень Cr3+ + H2O CrOH2+ + H+
Cr3+ + 3Cl- + H2O CrOH2+ + H+ +3Cl-
CrCl3 + H2O Cr(OH)Cl2 + HCl
II ступень CrOH2+ + H2O Cr(OH)2+ + H+
CrOH2+ + 2Cl- + H2O Cr(OH)2+ + H+ + 2Cl-
Cr(OH)Cl2 + H2O Cr(OH)2Cl + HCl
III ступень Cr(OH)2+ + H2O Cr(OH)3 + H+
Cr(OH)2+ + Cl- + H2O Cr(OH)3 + H+ + Cl-
Cr(OH)2Cl + H2O Cr(OH)3 + HCl
В растворе образуется избыток ионов водорода, т.е. реакция среды кислая, рН< 7. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени.
в)K2SO3 – сульфит калия. Соль образована сильным основанием КОН и слабой двухосновной кислотой H2SO3. Соль гидролизуется по аниону. Гидролиз протекает ступенчато, но в обычных условиях ограничивается I ступенью.
I ступень SO32- + H2O HSO3- + OH-
2K+ + SO32- + H2O HSO3- + 2K+ + OH-
K2SO3 + H2O KHSO3 + KOH
II cтупень HSO3- + H2O H2SO3 + OH-
K+ + HSO3- + H2O H2SO3 + K+ + OH-
KHSO3 + H2O H2SO3 + KOH
В результате гидролиза в растворе увеличивается содержание гидроксидов – ионов, следовательно, реакция среды щелочная, рН> 7.
г)Cr2S3 – сульфид хрома (III). Соль образована слабым основанием Cr(OH)3 и слабой кислотой H2S. Гидролиз происходит по катиону и по аниону. Примем во внимание, что если кислота и основание, образующие соль, не только слабые электролиты, но и малорастворимы или неустойчивы и разлагаются с образованием летучих продуктов, то гидролиз соли протекает необратимо. Следовательно, соль Cr2S3 гидролизуется необратимо и полностью:
Cr2S3 + 6H2O = 2Cr(OH)3 + 3H2S
2Cr3+ + 3S2- + 6H2O = Cr(OH)3 + 3H2S
Контрольные задания:
121. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) NaHCO3 и NaOH; б) K2SiO3 и HCl; в) BaCl2 и Na2SO4.
122. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) K2S и HCl; б) FeSO4 и (NH4)2S; в) Cr(OH)3 и KOH.
123. Составьте по три молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:
а)
б)
124. Какие из веществ – Al(OH)3; H2SO4; Ba(OH)2 – взаимодействуют с гидроксидом калия? Выразите эти реакции молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями.
125. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) KHCO3 и H2SO4; б) Zn(OH)2 и NaOH; в) CaCl2 и AgNO3.
126.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) CuSO4 и H2S; б) BaCO3 и HNO3; в) FeCl3 и KOH.
127.Составьте по три молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:
а)
б)
128.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Sn(OH)2 и HCl; б) BeSO4 и KOH; в) NH4Cl и Ba(OH)2.
129.Какие из веществ KHCO3, CH3COOH, NiSO4, Na2S – взаимодействуют с раствором серной кислоты? Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения этих реакций.
130.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) AgNO3 и K2CrO4; б) Pb(NO3)2 и KI; в) CdSO4 и Na2S.
131.Какие из солей - Al2(SO4)3, K2S, Pb(NO3)2, KCl – подвергается гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение (7 < pH < 7) имеют растворы этих солей?
132.При смешивании FeCl3 и Na2CO3 каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярным уравнениями.
133.К раствору Na2CO3 добавили следующие вещества: а) HCl; б) NaOH; в) Cu(NO3)2; г) K2S. В каких случаях гидролиз карбоната натрия усилиться? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.
134.Какое значение pH (7 < pH < 7) имеют растворы солей Na2S, AlCl3, NiSO4? Составьте ионно-молекулярные уравнения и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.
135.Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения солей Pb(NO3)2, Na2CO3, Fe2(SO4)3. Какое значение pH (7 < pH < 7) имеют растворы этих солей?
136.Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей CH3COOK, ZnSO4, Al(NO3)3. Какое значение pH (7 < pH < 7) имеют растворы этих солей?
137.Какое значение pH (7 < pH < 7) имеют растворы солей Na3PO4, K2S, CuSO4?Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.
138.Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей CuCl2, Cs2CO3, Cr(NO3)3. Какое значение pH (7 < pH < 7) имеют растворы этих солей?
139.Какие из солей – RbCl, Cr2(SO4)3, Ni(NO3)2, Na2SO3 – подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение pH (7 < pH < 7) имеют растворы этих солей?
140.Какая из солей – NaBr, Na2S, K2CO3, CoCl2 – подвергается гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Определите pH (7 < pH < 7) растворов этих солей?