Задание 14 ЕГЭ по химии проверяет знание процесса гидролиза солей и умение определять среду растворов солей. В этом задании требуется определить, какие из предложенных солей подвергаются гидролизу, и указать среду их водных растворов.
Гидролиз солей – это взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию слабого электролита. Фактически, гидролиз – это обратный процесс реакции нейтрализации.
Гидролиз солей происходит в тех случаях, когда ионы соли способны образовывать с водой слабодиссоциирующие соединения. Это возможно, если соль образована:
Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, гидролизу не подвергаются.
Гидролизу по аниону подвергаются соли, образованные слабой кислотой и сильным основанием (Na₂CO₃, CH₃COONa, Na₂S, KCN).
Общая схема гидролиза по аниону:
An⁻ + H₂O ⇄ HAn + OH⁻
Примеры:
В результате гидролиза по аниону в растворе накапливаются гидроксид-ионы OH⁻, что приводит к щелочной среде раствора (pH > 7).
Гидролизу по катиону подвергаются соли, образованные сильной кислотой и слабым основанием (NH₄Cl, ZnCl₂, FeCl₃, Al₂(SO₄)₃).
Общая схема гидролиза по катиону:
Kt⁺ + H₂O ⇄ KtOH + H⁺
Примеры:
В результате гидролиза по катиону в растворе накапливаются ионы водорода H⁺, что приводит к кислой среде раствора (pH < 7).
Гидролизу по катиону и аниону подвергаются соли, образованные слабой кислотой и слабым основанием (CH₃COONH₄, Al₂S₃, ZnCO₃).
Общая схема гидролиза по катиону и аниону:
Kt⁺ + An⁻ + H₂O ⇄ KtOH + HAn
Примеры:
Среда раствора при гидролизе по катиону и аниону зависит от относительной силы кислоты и основания:
Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием (NaCl, K₂SO₄, Ba(NO₃)₂), гидролизу не подвергаются, так как ни катион, ни анион не образуют с водой слабодиссоциирующих соединений.
Среда раствора таких солей нейтральная (pH = 7).
Для определения возможности гидролиза соли и среды её раствора необходимо знать, какими кислотами и основаниями образованы соли, и силу этих электролитов.
Степень гидролиза – это отношение числа гидролизованных молекул соли к общему числу растворенных молекул соли.
Факторы, влияющие на степень гидролиза:
Необратимый (полный) гидролиз – это гидролиз, протекающий до конца с образованием слабодиссоциирующих или малорастворимых продуктов.
Необратимому гидролизу подвергаются соли, образованные очень слабыми кислотами и очень слабыми основаниями (Al₂S₃, Cr₂S₃).
Пример необратимого гидролиза:
Al₂S₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑
Определите, какие из перечисленных солей подвергаются гидролизу, и укажите среду их водных растворов: NaCl, Na₂CO₃, NH₄Cl, K₂SO₄, FeCl₃.
Ответ:
NaCl – не подвергается гидролизу, среда нейтральная (pH = 7)
Na₂CO₃ – гидролиз по аниону, среда щелочная (pH > 7)
NH₄Cl – гидролиз по катиону, среда кислая (pH < 7)
K₂SO₄ – не подвергается гидролизу, среда нейтральная (pH = 7)
FeCl₃ – гидролиз по катиону, среда кислая (pH < 7)
1) NaCl – соль, образованная сильной кислотой (HCl) и сильным основанием (NaOH). Такие соли гидролизу не подвергаются, среда раствора нейтральная (pH = 7).
2) Na₂CO₃ – соль, образованная слабой кислотой (H₂CO₃) и сильным основанием (NaOH). Такие соли подвергаются гидролизу по аниону:
CO₃²⁻ + H₂O ⇄ HCO₃⁻ + OH⁻
В результате гидролиза в растворе накапливаются гидроксид-ионы OH⁻, что приводит к щелочной среде раствора (pH > 7).
3) NH₄Cl – соль, образованная сильной кислотой (HCl) и слабым основанием (NH₄OH). Такие соли подвергаются гидролизу по катиону:
NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₄OH + H⁺
В результате гидролиза в растворе накапливаются ионы водорода H⁺, что приводит к кислой среде раствора (pH < 7).
4) K₂SO₄ – соль, образованная сильной кислотой (H₂SO₄) и сильным основанием (KOH). Такие соли гидролизу не подвергаются, среда раствора нейтральная (pH = 7).
5) FeCl₃ – соль, образованная сильной кислотой (HCl) и слабым основанием (Fe(OH)₃). Такие соли подвергаются гидролизу по катиону:
Fe³⁺ + H₂O ⇄ FeOH²⁺ + H⁺
В результате гидролиза в растворе накапливаются ионы водорода H⁺, что приводит к кислой среде раствора (pH < 7).
Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей CH₃COONa и ZnCl₂ по первой ступени. Укажите среду растворов этих солей.
Ответ:
CH₃COONa + H₂O ⇄ CH₃COOH + NaOH
CH₃COO⁻ + H₂O ⇄ CH₃COOH + OH⁻
Среда щелочная (pH > 7)
ZnCl₂ + H₂O ⇄ ZnOHCl + HCl
Zn²⁺ + H₂O ⇄ ZnOH⁺ + H⁺
Среда кислая (pH < 7)
1) CH₃COONa – соль, образованная слабой кислотой (CH₃COOH) и сильным основанием (NaOH). Такие соли подвергаются гидролизу по аниону.
Молекулярное уравнение гидролиза:
CH₃COONa + H₂O ⇄ CH₃COOH + NaOH
Ионное уравнение гидролиза:
CH₃COO⁻ + H₂O ⇄ CH₃COOH + OH⁻
В результате гидролиза в растворе накапливаются гидроксид-ионы OH⁻, что приводит к щелочной среде раствора (pH > 7).
2) ZnCl₂ – соль, образованная сильной кислотой (HCl) и слабым основанием (Zn(OH)₂). Такие соли подвергаются гидролизу по катиону.
Молекулярное уравнение гидролиза (первая ступень):
ZnCl₂ + H₂O ⇄ ZnOHCl + HCl
Ионное уравнение гидролиза (первая ступень):
Zn²⁺ + H₂O ⇄ ZnOH⁺ + H⁺
В результате гидролиза в растворе накапливаются ионы водорода H⁺, что приводит к кислой среде раствора (pH < 7).
Гидролиз солей, содержащих многозарядные ионы (Fe³⁺, Al³⁺, CO₃²⁻, PO₄³⁻), протекает ступенчато. Каждая последующая ступень гидролиза протекает в меньшей степени, чем предыдущая.
Пример ступенчатого гидролиза соли FeCl₃:
Пример ступенчатого гидролиза соли Na₂CO₃:
Кислые соли (NaHCO₃, KHSO₄) и основные соли (MgOHCl, AlOHCl₂) также подвергаются гидролизу, но их гидролиз имеет свои особенности.
Кислые соли, образованные слабой кислотой и сильным основанием (NaHCO₃), гидролизуются по аниону:
HCO₃⁻ + H₂O ⇄ H₂CO₃ + OH⁻
Основные соли, образованные сильной кислотой и слабым основанием (MgOHCl), гидролизуются по катиону:
MgOH⁺ + H₂O ⇄ Mg(OH)₂ + H⁺
При смешивании растворов солей, подвергающихся гидролизу по катиону и по аниону, может происходить взаимное усиление гидролиза, что может привести к образованию осадка или выделению газа.
Пример взаимного усиления гидролиза:
Al₂(SO₄)₃ + 3Na₂S + 6H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑ + 3Na₂SO₄
Гидролиз соли можно подавить, добавив в раствор кислоту или щёлочь:
| Соль | Образована | Тип гидролиза | Среда раствора | Уравнение гидролиза (первая ступень) |
|---|---|---|---|---|
| NaCl, KNO₃, K₂SO₄ | Сильная кислота + сильное основание | Не гидролизуется | Нейтральная (pH = 7) | - |
| CH₃COONa, Na₂CO₃, KCN | Слабая кислота + сильное основание | По аниону | Щелочная (pH > 7) | An⁻ + H₂O ⇄ HAn + OH⁻ |
| NH₄Cl, ZnCl₂, FeCl₃ | Сильная кислота + слабое основание | По катиону | Кислая (pH < 7) | Kt⁺ + H₂O ⇄ KtOH + H⁺ |
| CH₃COONH₄, Al₂S₃, ZnCO₃ | Слабая кислота + слабое основание | По катиону и аниону | Зависит от силы кислоты и основания | Kt⁺ + An⁻ + H₂O ⇄ KtOH + HAn |
Закрепите теорию на практике! Попробуйте решить несколько вариантов задания 14.