Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ
Гидролиз солей
Гидролиз — это взаимодействие солей с водой. Многие думают, что гидролиз — это когда в условии написано «прилили воду». И это тоже 🙂 Но если нам дан раствор соли, то это значит, что эта самая соль уже вступила во взаимодействие с водой.
Вот стоит стакан с раствором какой-то соли. Если очень повезет, то раствор может быть даже цветным. Соль в растворе находится в виде ионов — т.е. она уже провзаимодействовала с водой — продиссоциировала на ионы.
Тема гидролиза довольно обширная и в данном курсе мы рассмотрим ее только в формате подготовки к ЕГЭ. Поступите в ВУЗы, будете изучать степени гидролиза, константы и т.д.
Любая соль состоит из двух составляющих — катиона (металла, например) и аниона — кислотного остатка. Классический пример образования соли — взаимодействие основания и кислоты.
основание + кислота = соль + H2O
Давайте рассмотрим эту схему на конкретных примерах
Слабые кислоты:
- H2S — сероводородная кислота. Считается слабой, т.к. плохо растворима в воде — легко улетучивается из раствора, ее запах тухлых яиц ни с чем не перепутаешь! 🙂 Она очень слабо диссоциирует на ионы.
- H2CO3 — угольная кислота. Тоже слабая, неустойчивая кислота, очень быстро распадается на CO2 и H2O
- H2SiO3 — кремниевая кислота. Ну это вообще твердое вещество .
- Все органические кислоты считаются слабыми
Слабые основания:
- мало- и нерастворимые гидроксиды ( см. таблицу растворимости )
- NH4OH — cлабое основание, т.к. легко разлагается на NH3 (улетучивается из раствора) и H2O
pH — водородный показатель — показатель количества ионов водорода H(+) в растворе
1.1 Соль образована сильным основанием и сильной кислотой
NaCl — соль образована сильным основание NaOH и сильной кислотой HCl.
Такие соли не гидролизуются, нейтральная среда раствора , pH примерно = 7
1.2 Соль образована сильным основанием и слабой кислотой
Na2S — соль образована сильным основанием NaOH и слабой кислотой H2S.
Давайте посмотрим, что происходит при взаимодействии такой соли с водой:
Na2S + H2O =2NaOH + H2S
2Na(+) + S(-2) + H2O =2Na(+) + 2OH(-) + H2S — полное ионное уравнение
в растворе остались ионы Na(+) и OH(-) — щелочная среда, pH>7
Это гидролиз по аниону
2.1 Соль образована слабым основанием и сильной кислотой
CuCl2 — соль образована нерастворимым в воде основанием Cu(OH)2 и сильной кислотой HCl
CuCl2 + H2O = Cu(OH)2 ↓ + 2HCl
Сu(2+) +2Cl(-) + H2O = Cu(OH)2↓ + 2H(+) + 2Cl(-) — полное ионное уравнение
в растворе остались ионы H(+) и Cl(-) — кислая среда, pH 2.2 Соль образована слабым основанием и слабой кислотой
(NH4)2S — соль образована слабым основанием NH4OH и слабой кислотой H2S
(NH4)2S + H2O =2NH3↑ + H2O + H2S↑
осталась только вода H2O — нейтральная среда, pH=7
Это гидролиз и по катиону, и по аниону
Есть очень простое для запоминания правило — что слабое, по тому идет гидролиз.
- Слабое основание — гидролиз по катиону
- Слабая кислота — гидролиз по аниону
- Слабая кислота и слабое основание — гидролиз и по катиону, и по аниону
- Все сильное — гидролиз не идет
Источник
Взаимодействие двух солей с водой
Гидролизом называются химические реакции взаимодействия заряженных частиц растворенной соли с водой, где вода проявляет амфотерные свойства, в результате чего образуются малодиссоциирующие соединения. В результате гидролиза солей среда может оказаться кислой, щелочной или нейтральной.
Если рассматривать соли как продукты взаимодействия кислот с основаниями, то в зависимости от их силы различают четыре типа солей:
1) Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, например NaCl. Соли данного типа не подвергаются гидролизу, так как при взаимодействии с водой не происходит образования малодиссоциированных соединений.
2) Соли образованные слабой кислотой и сильным основанием, подвергаются гидролизу по аниону, например:
Na2CO3 → 2Na + + CO3 2-
H2O 
H + + OH —
H + + CO3 2- HCO3 —
H + + HCO3 — H2CO3
CO3 2- + 2H2O H2CO3 + 2OH — pH>7, среда щелочная.
Как правило, если в системе нет катионов слабого основания, гидролиз останавливается на первой ступени, т.к. образующиеся гидроксид-ионы препятствуют дальнейшему гидролизу (по принципу Ле Шателье).
3) Соли, образованные сильной кислотой и слабым основанием, подвергаются гидролизу по катиону, например:
NH4Cl → NH4 + + Cl —
H2O H + + OH —
NH4 + + OH — NH4OH
NH4 + + H2O NH4OH + H + pH + + S 2-
H2O H + + OH —
NH4 + + OH — NH4OH
S 2- + H + HS —
HS — + H + H2S
(NH4)2S + 2H2O 2NH4OH + H2S pH=7, среда нейтральная.
Количественно гидролиз характеризуется двумя величинами: степенью гидролиза и константой гидролиза.
Степень гидролиза показывает, какая часть от общего количества растворенной в воде соли подверглась гидролизу. Степень гидролиза очень часто выражают в процентах:
Константа гидролиза – величина, равная произведению констант всех стадий, из которых складывается процесс гидролиза с учетом стехиометрических коэффициентов. Например:
NH4Cl → NH4 + + Cl — ;
H2O H + + OH — ; K1 = Kw = 10 -14 ;
NH4 + + OH — NH4OH; K2 = 1/K(NH4OH) = 1/1,7·10 -5
NH4 + + H2O NH4OH + H + ; Kобщ = K1·K2=5,7·10 -10 .
Чем выше величина константы, тем сильнее соль подвергается гидролизу.
Источник
Химические свойства и способы получения солей
Перед изучением этого раздела рекомендую прочитать следующую статью:
Соли – это сложные вещества, которые состоят из катионов металлов и анионов кислотных остатков.
Классификация солей
Получение солей
1. Соли можно получить взаимодействием кислотных оксидов с основными.
кислотный оксид + основный оксид = соль
Например , оксид серы (VI) реагирует с оксидом натрия с образованием сульфата натрия:
2. Взаимодействие кислот с основаниями и амфотерными гидроксидами. При этом щелочи взаимодействуют с любыми кислотами: и сильными, и слабыми.
Щелочь + любая кислота = соль + вода
Например , гидроксид натрия реагирует с соляной кислотой:
HCl + NaOH → NaCl + H2O
При взаимодействии щелочей с избытком многоосновной кислоты образуются кислые соли.
Например , гидроксид калия взаимодействует с избытком фосфорной кислоты с образованием гидрофосфата калия или дигидрофосфата калия:
Нерастворимые основания реагируют только с растворимыми кислотами.
Нерастворимое основание + растворимая кислота = соль + вода
Например , гидроксид меди (II) реагирует с серной кислотой:
Все амфотерные гидроксиды — нерастворимые. Следовательно, они ведут себя как нерастворимые основания при взаимодействии с кислотами:
Амфотерный гидроксид + растворимая кислота = соль + вода
Например , гидроксид цинка (II) реагирует с соляной кислотой:
Также соли образуются при взаимодействии аммиака с кислотами (аммиак проявляет основные свойства).
Аммиак + кислота = соль
Например , аммиак реагирует с соляной кислотой:
3. Взаимодействие кислот с основными оксидами и амфотерными оксидами. При этом растворимые кислоты взаимодействуют с любыми основными оксидами.
Растворимая кислота + основный оксид = соль + вода
Растворимая кислота + амфотерный оксид = соль + вода
Например , соляная кислота реагирует с оксидом меди (II):
2HCl + CuO → CuCl2 + H2O
4. Взаимодействие оснований с кислотными оксидами. Сильные основания взаимодействуют с любыми кислотными оксидами.
Щёлочь + кислотный оксид → соль + вода
Например , гидроксид натрия взаимодействует с углекислым газом с образованием карбоната натрия:
При взаимодействии щелочей с избытком кислотных оксидов, которым соответствуют многоосноосновные кислоты, образуются кислые соли.
Например , при взаимодействии гидроксида натрия с избытком углекислого газа образуется гидрокарбонат натрия:
NaOH + CO2 → NaHCO3
Нерастворимые основания взаимодействуют только с кислотными оксидами сильных кислот.
Например , гидроксид меди (II) взаимодействует с оксидом серы (VI), но не вступает в реакцию с углекислым газом:
5. Соли образуются при взаимодействии кислот с солями. Нерастворимые соли взаимодействуют только с более сильными кислотами (более сильная кислота вытесняет менее сильную кислоту из соли). Растворимые соли взаимодействуют с растворимыми кислотами, если в продуктах реакции есть осадок, газ или вода или слабый электролит.
Например: карбонат кальция CaCO3 (нерастворимая соль угольной кислоты) может реагировать с более сильной серной кислотой.
Силикат натрия (растворимая соль кремниевой кислоты) взаимодействует с соляной кислотой, т.к. в ходе реакции образуется нерастворимая кремниевая кислота:
6. Соли можно получить окислением оксидов, других солей, металлов и неметаллов (в щелочной среде) в водном растворе кислородом или другими окислителями.
Например , кислород окисляет сульфит натрия до сульфата натрия:
7. Еще один способ получения солей — взаимодействие металлов с неметаллами . Таким способом можно получить только соли бескислородных кислот.
Например , сера взаимодействует с кальцием с образованием сульфида кальция:
Ca + S → CaS
8. Соли образуются при растворении металлов в кислотах . Минеральные кислоты и кислоты-окислители (азотная кислота, серная концентрированная кислота) реагируют с металлами по-разному.
Кислоты-окислители реагируют с металлами с образованием продуктов восстановления азота и серы. Водород в таких реакциях не выделяется!
Минеральные кислоты реагируют по схеме:
металл + кислота → соль + водород
При этом с кислотами реагируют только металлы, расположенные в ряду активности левее водорода. А образуется соль металла с минимальной степенью окисления.
Например , железо растворяется в соляной кислоте с образованием хлорида железа (II):
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
9. Соли образуются при взаимодействии щелочей с металлами в растворе и расплаве. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция, в растворе образуется комплексная соль и водород, в расплаве — средняя соль и водород.
! Обратите внимание! С щелочами в растворе реагируют только те металлы, у которых оксид с минимальной положительной степенью окисления металла амфотерный!
Например , железо не реагирует с раствором щёлочи, оксид железа (II) — основный. А алюминий растворяется в водном растворе щелочи, оксид алюминия — амфотерный:
2Al + 2NaOH + 6 H2 + O = 2Na[ Al +3 (OH)4] + 3 H2 0
10. Соли образуются при взаимодействии щелочей с неметаллами. При этом протекают окислительно-восстановительные реакции. Как правило, неметаллы диспропорционируют в щелочах. Не реагируют с щелочами кислород, водород, азот, углерод и инертные газы (гелий, неон, аргон и др.):
NaOH +О2 ≠
NaOH +N2 ≠
NaOH +C ≠
Сера, хлор, бром, йод, фосфор и другие неметаллы диспропорционируют в щелочах (т.е. самоокисляются-самовосстанавливаются).
Например , хлор при взаимодействии с холодной щелочью переходит в степени окисления -1 и +1:
2NaOH + Cl2 0 = NaCl — + NaOCl + + H2O
Хлор при взаимодействии с горячей щелочью переходит в степени окисления -1 и +5:
6NaOH + Cl2 0 = 5NaCl — + NaCl +5 O3 + 3H2O
Кремний окисляется щелочами до степени окисления +4.
Например , в растворе:
2NaOH + Si 0 + H2 + O= Na2Si +4 O3 + 2H2 0
Фтор окисляет щёлочи:
2F2 0 + 4NaO -2 H = O2 0 + 4NaF — + 2H2O
Более подробно про эти реакции можно прочитать в статье Окислительно-восстановительные реакции.
11. Соли образуются при взаимодействии солей с неметалами. При этом протекают окислительно-восстановительные реакции. Один из примеров таких реакций — взаимодействие галогенидов металлов с другими галогенами. При этом более активный галоген вытесняет менее активный из соли.
Например , хлор взаимодействует с бромидом калия:
2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2
Но не реагирует с фторидом калия:
KF +Cl2 ≠
Химические свойства солей
1. В водных растворах соли диссоциируют на катионы металлов Ме + и анионы кислотных остатков. При этом растворимые соли диссоциируют почти полностью, а нерастворимые соли практически не диссоциируют, либо диссоциируют только частично.
Например , хлорид кальция диссоциирует почти полностью:
CaCl2 → Ca 2+ + 2Cl –
Кислые и основные соли диссоциируют cтупенчато. При диссоциации кислых солей сначала разрываются ионные связи металла с кислотными остатком, затем диссоциирует кислотный остаток кислой соли на катионы водорода и анион кислотного остатка.
Например , гидрокарбонат натрия диссоциирует в две ступени:
NaHCO3 → Na + + HCO3 –
HCO3 – → H + + CO3 2–
Основные соли также диссоциируют ступенчато.
Например , гидроксокарбонат меди (II) диссоциирует в две ступени:
CuOH + → Cu 2+ + OH –
Двойные соли диссоциируют в одну ступень.
Например , сульфат алюминия-калия диссоциирует в одну ступень:
Смешанные соли диссоциируют также одноступенчато.
Например , хлорид-гипохлорид кальция диссоциирует в одну ступень:
CaCl(OCl) → Ca 2+ + Cl — + ClO –
Комплексные соли диссоциируют на комплексный ион и ионы внешней сферы.
Например , тетрагидроксоалюминат калия распадается на ионы калия и тетрагидроксоалюминат-ион:
2. Соли взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами . При этом менее летучие оксиды вытесняют более летучие при сплавлении.
соль1 + амфотерный оксид = соль2 + кислотный оксид
соль1 + твердый кислотный оксид = соль2 + кислотный оксид
соль + основный оксид ≠
Например , карбонат калия взаимодействует с оксидом кремния (IV) с образованием силиката калия и углекислого газа:
Карбонат калия также взаимодействует с оксидом алюминия с образованием алюмината калия и углекислого газа:
3. Соли взаимодействуют с кислотами. Закономерности взаимодействия кислот с солями уже рассмотрены в данной статье в разделе «Получение солей».
4. Растворимые соли взаимодействуют с щелочами. Реакция возможна, только если образуется газ, осадок, вода или слабый электролит, поэтому с щелочами взаимодействуют, как правило, соли тяжелых металлов или соли аммония.
Растворимая соль + щелочь = соль2 + основание
Например , сульфат меди (II) взаимодействует с гидроксидом калия, т.к. образуется осадок гидроксида меди (II):
Хлорид аммония взаимодействует с гидроксидом натрия:
Кислые соли взаимодействуют с щелочами с образованием средних солей.
Кислая соль + щелочь = средняя соль + вода
Например , гидрокарбонат калия взаимодействует с гидроксидом калия:
5. Растворимые соли взаимодействуют с солями. Реакция возможна, только если обе соли растворимые, и в результате реакции образуется осадок.
Растворимая соль1 + растворимая соль2 = соль3 + соль4
Растворимая соль + нерастворимая соль ≠
Например , сульфат меди (II) взаимодействует с хлоридом бария, т.к. образуется осадок сульфата бария:
Некоторые кислые соли взаимодействуют с кислыми солями более слабых кислот. При этом более сильные кислоты вытесняют более слабые:
Кислая соль1 + кислая соль2 = соль3 + кислота
Например , гидрокарбонат калия взаимодействует с гидросульфатом калия:
Некоторые кислые соли могут реагировать со своими средними солями.
Например , фосфат калия взаимодействует с дигидрофосфатом калия с образованием гидрофосфата калия:
6. C оли взаимодействуют с металлами. Более активные металлы (расположенные левее в ряду активности металлов) вытесняют из солей менее активные.
Например , железо вытесняет медь из раствора сульфата меди (II):
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
А вот серебро вытеснить медь не сможет:
CuSO4 + Ag ≠
Обратите внимание! Если реакция протекает в растворе, то добавляемый металл не должен реагировать с водой в растворе. Если мы добавляем в раствор соли щелочной или щелочноземельный металл, то этот металл будет реагировать преимущественно с водой, а с солью будет реагировать незначительно.
Например , при добавлении натрия в раствор хлорида цинка натрий будет взаимодействовать с водой:
2H2O + 2Na = 2NaOH + H2
Образующийся гидроксид натрия, конечно, будет реагировать с хлоридом цинка:
ZnCl2 + 2NaOH = 2NaCl + Zn(OH)2
Но сам-то натрий с хлоридом цинка, таким образом, взаимодействовать напрямую не будет!
ZnCl2(р-р) + Na ≠
А вот в расплаве эта реакция при определенных условиях уже может протекать, так как в расплаве никакой воды нет.
ZnCl2(р-в) + 2Na = 2NaCl + Zn
И еще один нюанс. Чтобы получить расплав, соль необходимо нагреть. Но многие соли при нагревании разлагаются. И реагировать с металлом, естественно, при этом не могут. Таким образом, реагировать с металлами в расплаве могут только те соли, которые не разлагаются при нагревании. А разлагаются при нагревании почти все нитраты, нерастворимые карбонаты и некоторые другие соли.
Например , нитрат меди (II) в расплаве не реагирует с железом, так как при нагревании нитрат меди разлагается:
Образующийся оксид меди, конечно, будет реагировать с железом:
CuO + Fe = FeO + Cu
Но сам-то нитрат меди, получается, с железом реагировать напрямую не будет!
При добавлении меди (Cu) в раствор соли менее активного металла – серебра (AgNO3) произойдет химическая реакция:
2AgNO3 + Cu = Cu(NO3)2 + 2Ag
При добавлении железа (Fe) в раствор соли меди (CuSO4) на железном гвозде появился розовый налет металлической меди:
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
При добавлении цинка в раствор нитрата свинца (II) на цинке образуется слой металлического свинца:
7. Некоторые соли при нагревании разлагаются .
Соли, в составе которых есть сильные окислители, разлагаются с окислительно-восстановительной реакцией. К таким солям относятся:
- Нитрат, дихромат, нитрит аммония:
- Галогениды серебра (кроме AgF):
Некоторые соли разлагаются без изменения степени окисления элементов. К ним относятся:
- Карбонаты и гидрокарбонаты:
- Карбонат, сульфат, сульфит, сульфид, хлорид, фосфат аммония:
7. Соли проявляют восстановительные свойства . Как правило, восстановительные свойства проявляют либо соли, содержащие неметаллы с низшей степенью окисления, либо соли, содержащие неметаллы или металлы с промежуточной степенью окисления.
Например , йодид калия окисляется хлоридом меди (II):
8. Соли проявляют и окислительные свойства . Как правило, окислительные свойства проявляют соли, содержащие атомы металлов или неметаллов с высшей или промежуточной степенью окисления. Окислительные свойства некоторых солей рассмотрены в статье Окислительно-восстановительные реакции.
Источник
