Задание 21 ЕГЭ по химии 2025: Гидролиз солей

Задание 21 ЕГЭ по химии проверяет знание процесса гидролиза солей и умение определять среду растворов различных солей. В этом задании требуется проанализировать, какие соли подвергаются гидролизу и как изменяется pH среды при растворении солей в воде.

Теория для подготовки к заданию

Основные понятия гидролиза солей

Гидролиз солей – это взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию слабого электролита (слабой кислоты или слабого основания).

Гидролиз солей является частным случаем обратимых реакций ионного обмена, протекающих в водных растворах.

В результате гидролиза солей происходит изменение pH среды (отклонение от нейтральной среды).

Типы гидролиза солей

Гидролиз по катиону

Гидролизу по катиону подвергаются соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой.

Примеры солей, подвергающихся гидролизу по катиону: NH₄Cl, FeCl₃, Al₂(SO₄)₃, ZnSO₄.

Общая схема гидролиза по катиону:

Meⁿ⁺ + H₂O ⇄ MeOH^(n-1)+ + H⁺

Пример гидролиза хлорида аммония (NH₄Cl):

NH₄Cl → NH₄⁺ + Cl^-

NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₃·H₂O + H⁺

В результате гидролиза по катиону в растворе накапливаются ионы H⁺, что приводит к увеличению кислотности среды (pH < 7).

Гидролиз по аниону

Гидролизу по аниону подвергаются соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой.

Примеры солей, подвергающихся гидролизу по аниону: Na₂CO₃, CH₃COONa, Na₃PO₄, K₂S.

Общая схема гидролиза по аниону:

A^n- + H₂O ⇄ HA^(n-1)- + OH^-

Пример гидролиза карбоната натрия (Na₂CO₃):

Na₂CO₃ → 2Na⁺ + CO₃^2-

CO₃^2- + H₂O ⇄ HCO₃^- + OH^-

В результате гидролиза по аниону в растворе накапливаются ионы OH^-, что приводит к увеличению щелочности среды (pH > 7).

Гидролиз по катиону и аниону

Гидролизу по катиону и аниону подвергаются соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой.

Примеры солей, подвергающихся гидролизу по катиону и аниону: CH₃COONH₄, (NH₄)₂CO₃, Al₂S₃.

Общая схема гидролиза по катиону и аниону:

Meⁿ⁺ + A^m- + H₂O ⇄ MeOH^(n-1)+ + HA^(m-1)-

Пример гидролиза ацетата аммония (CH₃COONH₄):

CH₃COONH₄ → CH₃COO^- + NH₄⁺

CH₃COO^- + H₂O ⇄ CH₃COOH + OH^-

NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₃·H₂O + H⁺

В результате гидролиза по катиону и аниону среда раствора может быть нейтральной, слабокислой или слабощелочной в зависимости от силы кислоты и основания, образующих соль.

Соли, не подвергающиеся гидролизу

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, не подвергаются гидролизу.

Примеры солей, не подвергающихся гидролизу: NaCl, KNO₃, Na₂SO₄, K₂SO₄.

Растворы таких солей имеют нейтральную среду (pH = 7).

Важно!

Для определения типа гидролиза соли необходимо знать, какими кислотами и основаниями образована соль.

Сильные кислоты: HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄.

Сильные основания: щелочи (NaOH, KOH, LiOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂).

Все остальные кислоты и основания являются слабыми.

Факторы, влияющие на гидролиз солей

Природа соли

Степень гидролиза зависит от силы кислоты и основания, образующих соль:

Чем слабее кислота, образующая соль, тем сильнее гидролиз по аниону.
Чем слабее основание, образующее соль, тем сильнее гидролиз по катиону.

Концентрация раствора

При разбавлении раствора степень гидролиза увеличивается (согласно принципу Ле Шателье).

Температура

При повышении температуры степень гидролиза увеличивается, так как гидролиз – эндотермический процесс.

Добавление кислоты или щелочи

Добавление кислоты подавляет гидролиз по аниону и усиливает гидролиз по катиону.

Добавление щелочи подавляет гидролиз по катиону и усиливает гидролиз по аниону.

Степень гидролиза

Степень гидролиза (h) – это отношение концентрации гидролизованных молекул соли к общей концентрации соли в растворе.

Степень гидролиза выражается формулой:

h = c_гидр / c_общ

где h – степень гидролиза, c_гидр – концентрация гидролизованных молекул соли, c_общ – общая концентрация соли в растворе.

Степень гидролиза зависит от константы гидролиза (K_гидр) и концентрации соли (c):

h = √(K_гидр / c)

Константа гидролиза связана с константой диссоциации слабого электролита (K_a или K_b) и ионным произведением воды (K_w):

Для гидролиза по катиону: K_гидр = K_w / K_b

Для гидролиза по аниону: K_гидр = K_w / K_a

где K_w = 10^-14 (при 25°C), K_a – константа диссоциации слабой кислоты, K_b – константа диссоциации слабого основания.

Алгоритм определения среды раствора соли

Определить, какой кислотой и каким основанием образована соль.
Определить тип гидролиза соли:
- Если соль образована сильным основанием и сильной кислотой – гидролиз не происходит, среда нейтральная (pH = 7).
- Если соль образована слабым основанием и сильной кислотой – гидролиз по катиону, среда кислая (pH < 7).
- Если соль образована сильным основанием и слабой кислотой – гидролиз по аниону, среда щелочная (pH > 7).
- Если соль образована слабым основанием и слабой кислотой – гидролиз по катиону и аниону, среда зависит от силы кислоты и основания.
Записать уравнение гидролиза в молекулярной и ионной формах.
Определить среду раствора (кислая, нейтральная, щелочная).

Типичные ошибки при определении среды раствора соли

Неправильное определение силы кислоты или основания, образующих соль.
Неправильное определение типа гидролиза соли.
Ошибки в составлении уравнений гидролиза.
Неучет многоступенчатости гидролиза для многоосновных кислот или многокислотных оснований.

Примеры задач

Определите среду раствора сульфата алюминия (Al₂(SO₄)₃).

Ответ:

Среда кислая (pH < 7).

1) Определяем, какой кислотой и каким основанием образована соль:

Al₂(SO₄)₃ образована слабым основанием Al(OH)₃ и сильной кислотой H₂SO₄.

2) Определяем тип гидролиза соли:

Соль образована слабым основанием и сильной кислотой, поэтому происходит гидролиз по катиону.

3) Записываем уравнение гидролиза в молекулярной и ионной формах:

Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄^2-

Al³⁺ + H₂O ⇄ AlOH²⁺ + H⁺

4) Определяем среду раствора:

В результате гидролиза в растворе накапливаются ионы H⁺, что приводит к увеличению кислотности среды (pH < 7).

Определите среду раствора карбоната натрия (Na₂CO₃).

Ответ:

Среда щелочная (pH > 7).

1) Определяем, какой кислотой и каким основанием образована соль:

Na₂CO₃ образована сильным основанием NaOH и слабой кислотой H₂CO₃.

2) Определяем тип гидролиза соли:

Соль образована сильным основанием и слабой кислотой, поэтому происходит гидролиз по аниону.

3) Записываем уравнение гидролиза в молекулярной и ионной формах:

Na₂CO₃ → 2Na⁺ + CO₃^2-

CO₃^2- + H₂O ⇄ HCO₃^- + OH^-

4) Определяем среду раствора:

В результате гидролиза в растворе накапливаются ионы OH^-, что приводит к увеличению щелочности среды (pH > 7).

Таблица гидролиза различных солей

Соль	Тип гидролиза	Уравнение гидролиза	Среда раствора
NaCl	Не гидролизуется	-	Нейтральная (pH = 7)
NH₄Cl	По катиону	NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₃·H₂O + H⁺	Кислая (pH < 7)
Na₂CO₃	По аниону	CO₃^2- + H₂O ⇄ HCO₃^- + OH^-	Щелочная (pH > 7)
CH₃COONH₄	По катиону и аниону	CH₃COO^- + H₂O ⇄ CH₃COOH + OH^- NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₃·H₂O + H⁺	Близкая к нейтральной
FeCl₃	По катиону	Fe³⁺ + H₂O ⇄ FeOH²⁺ + H⁺	Кислая (pH < 7)
CH₃COONa	По аниону	CH₃COO^- + H₂O ⇄ CH₃COOH + OH^-	Щелочная (pH > 7)
Al₂(SO₄)₃	По катиону	Al³⁺ + H₂O ⇄ AlOH²⁺ + H⁺	Кислая (pH < 7)
Na₃PO₄	По аниону	PO₄^3- + H₂O ⇄ HPO₄^2- + OH^-	Щелочная (pH > 7)

Особенности гидролиза некоторых типов солей

Гидролиз солей многоосновных кислот

Гидролиз солей многоосновных кислот (H₂CO₃, H₃PO₄, H₂S и др.) протекает ступенчато.

Пример гидролиза карбоната натрия (Na₂CO₃):

Первая ступень: CO₃^2- + H₂O ⇄ HCO₃^- + OH^-

Вторая ступень: HCO₃^- + H₂O ⇄ H₂CO₃ + OH^-

Гидролиз по первой ступени протекает в значительно большей степени, чем по второй.

Гидролиз солей многокислотных оснований

Гидролиз солей многокислотных оснований (Fe(OH)₃, Al(OH)₃, Cr(OH)₃ и др.) также протекает ступенчато.

Пример гидролиза хлорида железа(III) (FeCl₃):

Первая ступень: Fe³⁺ + H₂O ⇄ FeOH²⁺ + H⁺

Вторая ступень: FeOH²⁺ + H₂O ⇄ Fe(OH)₂⁺ + H⁺

Третья ступень: Fe(OH)₂⁺ + H₂O ⇄ Fe(OH)₃ + H⁺

Гидролиз по первой ступени протекает в значительно большей степени, чем по последующим.

Гидролиз солей, образованных слабым основанием и слабой кислотой

Гидролиз солей, образованных слабым основанием и слабой кислотой, протекает как по катиону, так и по аниону.

Среда раствора таких солей зависит от соотношения констант диссоциации слабой кислоты и слабого основания:

Если K_a > K_b, то среда кислая (pH < 7).
Если K_a < K_b, то среда щелочная (pH > 7).
Если K_a ≈ K_b, то среда близка к нейтральной (pH ≈ 7).

Полный гидролиз

Полный гидролиз – это необратимый процесс, при котором соль полностью разлагается с образованием слабого основания и слабой кислоты или их продуктов.

Полному гидролизу подвергаются соли, образованные очень слабым основанием и очень слабой кислотой.

Пример полного гидролиза сульфида алюминия (Al₂S₃):

Al₂S₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑

Практическое значение гидролиза солей

Биологические процессы

Гидролиз играет важную роль в биологических процессах, таких как пищеварение, обмен веществ, синтез и распад белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот.

Промышленность

Гидролиз используется в различных промышленных процессах, таких как производство мыла, бумаги, текстиля, пищевых продуктов и лекарственных препаратов.

Аналитическая химия

Гидролиз солей используется в аналитической химии для определения ионов металлов и неметаллов.

Почвоведение

Гидролиз солей влияет на кислотность почвы, что важно для сельского хозяйства.

Задание 21 ЕГЭ: ПРАКТИКА

Закрепите теорию на практике! Попробуйте решить несколько вариантов задания 21.

Начать практику (Задание 21)