1.9. Гидролиз солей

Для решения задач этого раздела рекомендуем воспользоваться литературой 4, 6, 8, 14 и таблицами 4,5.

Вода является очень слабым электролитом, степень ее диссоциации равна . Полярные молекулы воды в очень небольшой степени диссоциируют на ионы:

= + ,

или с учетом гидратации:

2 = +

На основании законов химического равновесия получим выражение константы диссоциации воды:

,

отсюда

По данным измерения электропроводности при температуре , а молярная концентрация чистой воды . Получаем значение

Произведение называется ионным произведением воды.

Если , то концентрация каждого из ионов воды равна =10^-7 моль/л. Ионы водорода являются носителем кислотных свойств, а гидроксид-ионы – щелочных, следовательно, при равенстве их концентраций реакция среды раствора является нейтральной.

При моль/л реакция среды будет кислой, а при - щелочной. Таким образом, концентрация ионов водорода является мерой его кислотности или щелочности.

Более удобен способ выражения реакции среды с помощью отрицательного десятичного логарифма концентрации водородных ионов, именуемого водородным показателем рН:

В нейтральной среде рН = 7; в кислой – рН < 7; в щелочной – рН > 7.

Растворение различных веществ в воде часто сопровождается химическим взаимодействием обменного характера. Процессы подобного типа объединяют под общим названием гидролиза. Гидролиз – это химический процесс обменного разложения вещества с водой. Гидролиз солей – частный случай взаимодействия растворенных солей с водой, где их составные части соединяются с составными частями воды с образованием соответствующего слабого электролита.

Реакцию гидролиза соли можно представить общим уравнением:

МА + НОН ⇄ МОН + НА,

Соль вода основание кислота

где М – металл, А – остаток кислоты (анион).

Соли, образованные сильными кислотами и сильными основаниями (например, , и др.), гидролизу не подвергаются. Гидролиз характерен для солей, образованных: 1) слабой кислотой и сильным основанием, 2) сильной кислотой и слабым основанием, 3) слабой кислотой и слабым основанием. Приведем примеры.

Пример 1. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: а) ; б) ; в) . Определите реакцию среды растворов этих солей.

Решение: а) Цианид калия – соль слабой одноосновной кислоты и сильного основания . При растворении в воде молекулы полностью диссоциируют на катионы и анионы . Катионы не будут связывать ионы воды, так как – сильный электролит, анионы же связывают ионы воды, образуя молекулы слабого электролита . Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

+ ⇄ +

или в молекулярной форме

+ ⇄ +

В результате гидролиза в растворе появляется некоторый избыток ионов , поэтому раствор имеет щелочную реакцию (pH>7).

б) Карбонат натрия – соль слабой многоосновной кислоты и сильного основания . В этом случае анионы соли , связывая водородные ионы воды, образуют анионы кислой соли , а не молекулы . В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

+ ⇄ +

или в молекулярной форме

+ ⇄ +

В растворе появляется избыток ионов OH , поэтому раствор имеет щелочную реакцию (pH>7).

в) Сульфат цинка – соль слабого многокислотного основания и сильной кислоты . В этом случае катионы связывают гидроксильные ионы воды, образуя катионы основной соли . Образование молекул не происходит, так как ионы диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы . В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

+ ⇄ +

или в молекулярной форме

2 + 2 ⇄ +

В растворе появляется избыток ионов водорода, поэтому раствор имеет кислую реакцию (pH< 7).

Пример 2. Какие продукты образуются при смешивании растворов и ? Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение реакции.

Решение: Соль гидролизуется по катиону, а – по аниону:

+ ⇄ +

+ ⇄ +

Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идет взаимное усиление гидролиза каждой из них, ибо ионы и образуют молекулу слабого электролита . При этом гидролитическое равновесие сдвигается вправо и гидролиз каждой из взятых солей идет до конца с образованием и ( ). Ионно-молекулярное уравнение:

+ + = +

молекулярное уравнение:

2 + 3 +3 = 2 + 3 + 6