18. Варианты самостоятельных работ по теме «Реакции ионного обмена» Вариант 1

1. Какие из перечисленных ниже веществ подвергаются диссоциации в растворе: хлорид свинца(II), фосфорная кислота, гидроксид стронция, бромид цинка, гидроксид железа(II), сульфат алюминия? Напишите уравнения реакций.

2. Даны вещества: нитрат ртути(II), гидроксид калия, железо, сульфид бария, соляная кислота, гидроксид алюминия, оксид серы(IV). Определите, с какими из этих веществ будет взаимодействовать: а) гидроксид натрия; б) серная кислота. Напишите уравнения реакций.

3. Осуществите превращения:

Cu  CuCl₂  Cu(NO₃)₂  Cu(OH)₂  CuSO₄  Cu(NO₃)₂  CuS

4. Предложите способы получения сульфата калия и сульфида бария.

Вариант 2

1. Какие из предложенных ниже веществ подвергаются диссоциации в водном растворе: серная кислота, гидроксид железа(II), хлорид железа(III), гидроксид калия, фосфат кальция, кремниевая кислота? Напишите уравнения реакций.

2. Даны вещества: гидроксид натрия, фосфорная кислота, гидроксид цинка, цинк, сульфат магния, карбонат бария. Определите, с какими из этих веществ будет взаимодействовать: а) соляная кислота; б) гидроксид бария. Напишите уравнения протекающих реакций.

3. Осуществите превращения:

Al  Al₂(SO₄)₃  AlCl₃  Al(NO₃)₃  Al(OH)₃  Al₂(SO₄)₃  KAl(OH)₄

4. Предложите способы получения сульфата магния и фосфата кальция.

Вариант 3

1. Какие из предложенных веществ подвергаются диссоциации в растворе: гидроксид хрома(III), йодид бария, азотная кислота, карбонат кальция, едкое кали, сульфат железа(III)? Напишите уравнения реакций.

2. Даны вещества: карбонат натрия, гидроксид меди(II), нитрат серебра, азотная кислота, гидроксид бария, сульфат стронция. С какими из этих веществ взаимодействует: а) фосфат калия; б) соляная кислота? Напишите уравнения протекающих реакций.

3. Осуществите превращения:

S  SO₂  K₂SO₃  K₂SO₄  K₂S  KCl  KNO₃

4. Предложите способы получения бромида бария и нитрата цинка.

19. Гидролиз солей

Растворы солей, образованных катионами слабых оснований или анионами слабых кислот, показывают либо кислую, либо щелочную реакцию среды. В рамках ионной теории Аррениуса это объясняется протеканием реакций гидролиза. В общем случае гидролиз определяется как взаимодействие соли с водой:

Соль + Вода = Кислота + Основание

Гидролиз – это реакция, обратная нейтрализации:

Нейтрализация

Кислота + Основание  Соль + Вода

Гидролиз

Возможность и характер протекания гидролиза определяется природой соли, т. е. природой кислоты и основания, из которых образована соль.

Слово «гидролиз» означает разложение водой («гидро» - вода, «лизис» - разложение). Гидролиз – одно из важнейших химических свойств солей. Гидролизом соли называется взаимодействие ионов соли с водой, в результате которого образуются слабые электролиты.

В зависимости от того, основанием и кислотой какой силы образована соль, гидролиз ее может протекать по аниону, по катиону, по катиону и аниону одновременно, либо не протекать вовсе.

Соли, образованные многоосновными кислотами или многокислотными основаниями, гидролизуются ступенчато.

Гидролиз по катиону происходит в том случае, если основание, которым образована соль, более слабое, чем кислота. Соответственно, гидролиз по аниону происходит в том случае, если соль образована сильным основанием и слабой кислотой.

Пример 1. Гидролиз соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой (гидролиз по катиону). Растворы таких солей всегда имеют кислую реакцию среды:

а) ZnCl₂  Zn²⁺ + 2Cl^- pH7, среда кислая

Zn²⁺ + HOH  ZnOH⁺ + H⁺ (1 ступень)

ZnCl₂ + HOH  ZnOHCl + HCl

ZnOH⁺ + HOH  Zn(OH)₂ + H⁺ (2 ступень)

ZnOHCl + HOH  Zn(OH)₂ + HCl

б) FeSO₄  Fe²⁺ + SO₄^2- pH7, среда кислая

Fe²⁺ + HOH  FeOH⁺ + H⁺ (1 ступень)

2FeSO₄ + 2HOH  (FeOH)₂SO₄ + H₂SO₄

FeOH⁺ + HOH  Fe(OH)₂ + H⁺ (2 ступень)

(FeOH)₂SO₄ + 2HOH  2Fe(OH)₂ + H₂SO₄

Пример 2 Гидролиз соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой (гидролиз по аниону). Растворы таких солей всегда имеют щелочную реакцию среды:

а) K₂CO₃  2K⁺ + CO₃^2- pH7, среда щелочная

CO₃^2- + HOH  HCO₃^- + OH^- (1 ступень)

K₂CO₃ + HOH  KHCO₃ + KOH

HCO₃^- + HOH  H₂CO₃ + OH^- (2 ступень)

KHCO₃ + HOH  H₂CO₃ + KOH

б) Ba(NO₂)₂  Ba²⁺ + 2NO₂^- pH7, среда щелочная

NO₂^- + HOH  HNO₂ + OH^- (1 ступень)

Ba(NO₂)₂ + 2HOH  2HNO₂ + Ba(OH)₂

Пример 3. Совместный гидролиз (по катиону и аниону). Гидролиз солей, образованных слабыми кислотами и слабыми основаниями, обычно протекает полностью (по катиону и аниону одновременно):

Al₂S₃ + 6H₂O  2Al(OH)₃ + 3H₂S

Подобные соли не могут существовать в водном растворе, поскольку полностью гидролизуются. Примерами таких «несуществующих» солей являются карбонаты, сульфиды, сульфиты, силикаты хрома (III), алюминия, железа (III). Поэтому подобные соединения невозможно получить путем обыкновенных обменных реакций:

2CrCl₃ + 3Na₂SO₃ + 3H₂O  2Cr(OH)₃ + 6NaCl + 3SO₂

Fe₂(SO₄)₃ + 3K₂CO₃ + 3H₂O  2Fe(OH)₃ + 3K₂SO₄ + 3CO₂

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, не гидролизуются, потому что катионы и анионы этих солей не связываются с ионами Н⁺ и ОН^- воды, т. е. не образуют с ними молекул слабых электролитов. Среда растворов этих солей – нейтральная, т. к. концентрации ионов Н⁺ и ОН^- в их растворах равны, как в чистой воде. Примерами солей, не подвергающимся гидролизу, являются K₂SO₄, BaCl₂, Sr(NO₃)₂, NaJ и др., т. к. они образованы сильными кислотами и основаниями (щелочами).