Составить уравнение реакции гидролиза хлорида аммония

Гидролиз солей

Водные растворы солей имеют разные значения рН и показывают различную реакцию среды — кислую, щелочную, нейтральную.

Например, водный раствор хлорида алюминия AlCl₃ имеет кислую среду (рН 7), растворы хлорида натрия NaCl и нитрита свинца Pb(NO₂)₂ — нейтральную среду (pН = 7). Эти соли не содержат в своем составе ионы водорода Н + или гидроксид-ионы ОН — , которые определяют среду раствора. Чем же можно объяснить различные среды водных растворов солей? Это объясняется тем, что в водных растворах соли подвергаются гидролизу.

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.

Сущность гидролиза сводится к химическому взаимодействию катионов или анионов соли с гидроксид-ионами ОН — или ионами водорода Н + из молекул воды. В результате этого взаимодействия образуется малодиссоциирующее соединение (слабый электролит). Химическое равновесие процесса диссоциации воды смещается вправо.

Поэтому в водном растворе соли появляется избыток свободных ионов Н + или ОН — , и раствор соли показывает кислую или щелочную среду.

Гидролиз — процесс обратимый для большинства солей. В состоянии равновесия только небольшая часть ионов соли гидролизуется.

Любую соль можно представить как продукт взаимодействия кислоты с основанием. Например, соль NaClO образована слабой кислотой HClO и сильным основанием NaOH.

В зависимости от силы исходной кислоты и исходного основания соли можно разделить на 4 типа:

Соли I, II, III типов подвергаются гидролизу, соли IV типа не подвергаются гидролизу

Рассмотрим примеры гидролиза различных типов солей.

I. Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой, подвергаются гидролизу по аниону. Эти соли образованы катионом сильного основания и анионом слабой кислоты, который связывает катион водорода Н + молекулы воды, образуя слабый электролит (кислоту).

Пример: Составим молекулярное и ионные уравнения гидролиза нитрита калия KNO₂.

Соль KNO₂ образована слабой одноосновной кислотой HNO₂ и сильным основанием KОН, что можно изобразить схематически так:

Напишем уравнение гидролиза соли KNO₂:

Каков механизм гидролиза этой соли?

Так как ионы Н + соединяются в молекулы слабого электролита HNО₂, их концентрация уменьшается и равновесие процесса диссоциации воды по принципу Ле-Шателье смещается вправо. В растворе увеличивается концентрация свободных гидроксид-ионов ОН — . Поэтому раствор соли KNO₂ имеет щелочную реакцию (pН > 7).

Вывод: Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой, при растворении в воде показывают щелочную реакцию среды, pН > 7.

II. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой, гидролизуются по катиону. Эти соли образованы катионом слабого основания и анионом сильной кислоты. Катион соли связывает гидроксид-ион ОН — воды, образуя слабый электролит (основание).

Пример: Составим молекулярное и ионное уравнения гидролиза йодида аммония NH₄I.

Соль NH₄I образована слабым однокислотным основанием NH₄OH и сильной кислотой НI:

При растворении в воде соли NH₄I катионы аммония NH₄ + связываются с гидроксид-ионами ОН — воды, образуя слабый электролит – гидроксид аммония NH₄OH. В растворе появляется избыток ионов водорода Н + . Среда раствора соли NH₄I – кислая, рН — из молекулы воды и образует слабое основание, и анионом слабой кислоты, который связывает ионы Н + из молекулы воды и образует слабую кислоту. Реакция растворов этих солей может быть нейтральной, слабокислой или слабощелочной. Это зависит от констант диссоциации слабой кислоты и слабого основания, которые образуются в результате гидролиза.

Пример 1: Составим уравнения гидролиза ацетата аммония CH₃COONH₄. Эта соль образована слабой уксусной кислотой СН₃СООН и слабым основанием NH₄ОH:

Реакция раствора соли CH₃COONH₄ – нейтральная (рН=7), потому что K_д(СН₃СООН)=K_д(NH₄ОH).

Пример 2: Составим уравнения гидролиза цианида аммония NH₄CN. Эта соль образована слабой кислотой HCN и слабым основанием NH₄ОH:

Реакция раствора соли NH₄CN — слабощелочная (pН > 7), потому что K_д(NH₄ОH)> K_д(HCN).

Как уже было отмечено, для большинства солей гидролиз является обратимым процессом. В состоянии равновесия гидролизуется только небольшая часть соли. Однако некоторые соли полностью разлагаются водой, т. е. для них гидролиз является необратимым.

Необратимому (полному) гидролизу подвергаются соли, которые образованы слабым нерастворимым или летучим основанием и слабой летучей или нерастворимой кислотой. Такие соли не могут существовать в водных растворах, К ним, например, относятся:

Пример: Составим уравнение гидролиза сульфида алюминия Al₂S₃:

Гидролиз сульфида алюминия протекает практически полностью до образования гидроксида алюминия Al(OH)₃ и сероводорода H₂S.

Поэтому в результате обменных реакций между водными растворами некоторых солей не всегда образуются две новые соли. Одна из этих солей может подвергаться необратимому гидролизу с образованием соответствующего нерастворимого основания и слабой летучей (нераствориой) кислоты. Например:

Суммируя эти уравнения, получаем:

или в ионном виде:

IV. Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, не гидролизуются, потому что катионы и анионы этих солей не связываются с ионами Н + или ОН — воды, т. е. не образуют с ними молекул слабых электролитов. Равновесие диссоциации воды не смещается. Среда растворов этих солей — нейтральная (рН = 7,0), так как концентрации ионов Н + и ОН — в их растворах равны, как в чистой воде.

Вывод: Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, при растворении в воде гидролизу не подвергаются и показывают нейтральную реакцию среды (рН = 7,0).

Ступенчатый гидролиз

Гидролиз солей может протекать ступенчато. Рассмотрим случаи ступенчатого гидролиза.

Если соль образована слабой многоосновной кислотой и сильным основанием, число ступеней гидролиза зависит от основности слабой кислоты. В водном растворе таких солей на первых ступенях гидролиза образуются кислая соль вместо кислоты и сильное основание. Ступенчато гидролизуюгся соли Na₂SO₃, Rb₂CО₃, K₂SiO₃, Li₃PO₄ и др.

Пример: Составим молекулярное и ионное уравнения гидролиза карбоната калия K₂СО₃.

Гидролиз соли K₂СО₃ протекает по аниону, потому что соль карбонат калия образована слабой кислотой Н₂СО₃ и сильным основанием KОН:

Так как Н₂СО₃ – двухосновная кислота, гидролиз K₂СО₃ протекает по двум ступеням.

Продуктами первой ступени гидролиза K₂СО₃ являются кислая соль KHCO₃ и гидроксид калия KОН.

Вторая ступень (гидролиз кислой соли, которая образовалась в результате первой ступени):

Продуктами второй ступени гидролиза K₂СО₃ являются гидроксид калия и слабая угольная кислота Н₂СО₃. Гидролиз по второй ступени протекает в значительно меньшей степени, чем по первой ступени.

Среда раствора соли K₂СО₃ — щелочная (рН > 7), потому что в растворе увеличивается концентрация ионов ОН — .

Если соль образована слабым многокислотным основанием и сильной кислотой, то число ступеней гидролиза зависит от кислотности слабого основания. В водных растворах таких солей на первых ступенях образуется основная соль вместо основания и сильная кислота. Ступенчато гидролизуются соли MgSО₄, CoI₂, Al₂(SO₄)₃, ZnBr₂ и др.

Пример: Составим молекулярное и ионное уравнения гидролиза хлорида никеля (II) NiCl2.

Гидролиз соли NiCl₂ протекает по катиону, так как соль образована слабым основанием Ni(OH)₂ и сильной кислотой НСl. Катион Ni 2+ связывает гидроксид-ионы ОН — воды. Ni(OH)₂ — двухкислотное основание, поэтому гидролиз протекает по двум ступеням.

Продуктами первой ступени гидролиза NiCl₂ являются основная соль NiOHCl и сильная кислота HCl.

Вторая ступень (гидролиз основной соли, которая образовалась в результате первой ступени гидролиза):

Продуктами второй ступени гидролиза являются слабое основание гидроксид никеля (II) и сильная хлороводородная кислота НCl. Однако степень гидролиза по второй ступени намного меньше, чем по первой ступени.

Среда раствора NiCl₂ — кислая, рН + .

Гидролизу подвергаются не только соли, но и другие неорганические соединения. Гидролизуются также жиры, углеводы, белки и другие вещества, свойства которых изучаются в курсе органической химии. Поэтому можно дать более общее определение процесса гидролиза:

Гидролиз — это реакция обменного разложения веществ водой.

Пособие для учащихся Гидролиз

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

«Актуальность создания школьных служб примирения/медиации в образовательных организациях»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Пособие для учащихся «Гидролиз»

Данное пособие предназначено для учащихся 11 класса.

Тема «Гидролиз солей» вызывает некоторые затруднения у учащихся. Пособие содержит теоретический материал по теме «Гидролиз». Представлен алгоритм составления уравнений реакций гидролиза, разбираются примеры решения заданий по теме «Гидролиз солей»,приведены таблицы: «Сильные и слабые электролиты», «Индикаторы», «Таблица растворимости».

Составлены задания для самостоятельной работы учащихся. Пособие поможет ученикам при выполнении лабораторной работы, по выполнению домашней работы; позволит более полно усвоить тему.

Успешное выполнение заданий по теме: «Гидролиз солей» невозможно без знания теоретического материала.

1.Необходимо повторить правила пользования таблицей растворимости:

Чтобы определить,растворима ли соль,по вертикале в таблице находим катион,образовавший соль.По горизонтали соответствующий анион. Если на их пересечении стоит буква Р-соль растворима,следовательно в водном растворе диссоциирует на ионы.Если –буква Н- вещество нерастворимо,на ионы не диссоциирует.

2.Необходимо повторить понятия : «электролиты», «неэлектролиты», «сильные электролиты»,

Электролиты- это вещества растворы или расплавы которых проводят электрический ток. NaCl , H ₂ SO ₄ , NaOH

Неэлектролиты -это вещества, водные растворы или расплавы которых не проводят электрический ток. Кислород O ₂ , азот N ₂ , водород H _2, многие органические вещества – спирты, глюкоза, сахароза, бензол и др.

Сильные электролиты-полность диссоциируют на ионы

1) сильные кислоты ( H ₂ SO ₄ , HCl , HNO ₃ , HClO ₄ , HClO ₃ , HBr , HI и др.)

2) щелочи ( NaOH , KOH , LiOH , Ba ( OH )₂, Ca ( OH )₂ и др.)

Слабые электролиты -неполность диссоциируют на ионы

2) нерастворимые в воде основания ( Cu ( OH )₂, Fe ( OH )₃ и др.)

3) гидроксид аммония NH ₄ OH

3.Следует знать цвет индикаторов в различных средах

Окраска индикатора в среде

4.Знания о том,как диссоциируют вещества ,относящиеся к различным классам неорганических соединений помогут в написании уравнений гидролиза

Кислоты – электролиты, которые при диссоциации образуют только один вид катионов – катионы водорода Н + Уравнение электролитической диссоциации сильных кислот:

Слабые многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато.

Основания — электролиты, которые при диссоциации образуют только один вид анионов — гидроксид-ионы ОН Уравнение диссоциации сильных оснований (щелочей)

Слабые многокислотные основания диссоциируют ступенчато.

FeOH + ↔ Fe 2+ + OH —

Средние (нормальные) соли – сильные электролиты, образующие при диссоциации катионы металла и анионы кислотного остатка.

Основные соли – электролиты, которые при диссоциации образуют анионы кислотного остатка и сложные катионы, состоящие из атомов металла и гидроксогрупп ОН-.

Fe(OH)Cl ↔ Fe(OH) + + Cl — (α = 1)

Fe ( OH ) + ↔ Fe 2+ + OH — (α

5.Изучить теоретический материал по теме: «Гидролиз солей»

Соли – это соединения, образующие при диссоциации в водном растворе положительно заряженные ионы металлов и отрицательно заряженные ионы кислотных остатков, а иногда, кроме них, ионы водорода и гидроксид-ионы. В водном растворе эти ионы гидратированы – окружены молекулами воды.

Водные растворы многих солей имеют кислую или щелочную среду. Причиной этого явления является гидролиз –это взаимодействие ионов соли с водой,приводящее к образованию слабого электролита

Причина гидролиза – электролитическая диссоциация соответствующих солей и воды.

По отношению к воде соли можно разделить на 4 группы:

1.Соли, образованные катионом сильного основания и анионом слабой кислоты.

Гидролиз такого типа называют гидролизом по аниону. Среда раствора щелочная,лакмус синий. Пример:гидролиз соли фосфата натрия( Na ₃ PO ₄ ). Соль образована сильным основанием-гидроксидом калия и слабой кислотой-фосфорной.

3 Na + + PO ₄ 3- + Н₂О ⇄ НРО₄ 2- +ОН — +3 Na +

2.Соли, образованные катионом слабого основания и анионом сильной кислоты.

Гидролиз такого типа называют гидролизом катиону.Среда кислая,лакмус красный Пример: гидролиз соли сульфата меди(2)- CuSO ₄

Cu 2+ + SO ₄ 2- + Н₂О ⇄ CuOH + + H +

3.Соли, образованные катионом сильного основания и анионом сильной кислоты. Соль гидролизу не подвергается, диссоциирует на ионы в водном растворе. В этом случае. среда нейтральная, лакмус фиолетовый.

4.Соли, образованные катионом слабого основания и анионом слабой кислоты.

Гидролиз такого типа называют гидролизом по катиону и аниону. В этом случае характер среды определяют по степени диссоциации кислоты и основания, образовавших соль. Если степень диссоциации кислоты больше степени диссоциации основания, то среда будет слабокислой. И ,наоборот ,если степень диссоциации основания больше степени диссоциации кислоты, то среда-слабощелочная.

Пример необратимого гидролиза: Al ₂ S ₃ + H ₂ O à Al ( OH )₃ ¯ + H ₂ S ­

Особого внимания заслуживает совместный гидролиз.

Соли в водном растворе полностью гидролизованы.

Алгоритм составления уравнений реакций гидролиза:

1. Определить какой по силе кислотой и каким основанием по силе образована соль.

2. Записать уравнение диссоциации соли,затем уравнение диссоциации молекулы воды.

3. Выписать формулу иона слабого электролита и написать уравнение взаимодействия его с одной молекулой воды; в результате получится краткое ионно-молекулярное уравнение гидролиза

4. Записать уравнение реакции гидролиза в молекулярном виде. Указать характер среды и цвет индикатора лакмуса

Рассмотрим ,как пользуясь алгоритмом составления уравнения гидролиза, выполнить задание.

Составить уравнение реакции гидролиза соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой-сульфида натрия( Na ₂ S )

1.Соль образована гидроксидом натрия-сильным основанием и слабой кислотой-сероводородной.

2.Определить тип гидролиза, среду и цвет индикатора.

Гидролиз по аниону Среда щелочная ,лакмус синий.

3.Записать уравнение диссоциации соли и воды

Na₂ S ⇄ → 2Na + + S 2-

4.Записать ионное уравнение гидролиза

2 Na + + S 2- + H ₂ O ⇄ HS — +2 Na + + OH —

5.Составить молекулярное уравнение

Na ₂ S + H ₂ O ⇄ NaHS + Na OH

Составить уравнение реакции гидролиза хлорида меди (2).

1.Рассмотрим состав соли: соль образована слабым основанием гидроксидом меди(2) и сильной кислотой –соляной.

2.Определить тип гидролиза, среду и цвет индикатора.

Гидролиз по катиону, среда кислая, лакмус красный.

3.Записать уравнение диссоциации соли и воды

CuCl₂ ⇄ Cu 2+ +2Cl — H₂O ⇄ H + + OH —

4.Записать ионное уравнение гидролиза

Cu 2+ +2 Cl — + H ₂ O ⇄ Cu OH + +2 Cl — + H +

5.Составить молекулярное уравнение

CuCl ₂ + H ₂ O ⇄ Cu OHCl + HCl

В тестовых заданиях или в заданиях на соответствие, составленных по типу заданий ЕГЭ встречаются обозначения среды посредством использования значений водородного показателя. Необходимо помнить:

PH > 7- среда щелочная, концентрация ионов гидроксогруппы больше концентрации ионов водорода ; PH PH = 7- среда нейтральная; концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксид-ионов.

Количественно гидролиз характеризуется степенью гидролиза. Она показывает сколько молекул вещества от общего числа молекул подвергается гидролизу. Степень гидролиза зависит от температуры, природы вещества, концентрации раствора. Если повысить температуру-это усилит гидролиз, так как это эндотермическая реакция .При разбавлении водой гидролиз усиливается.

Если гидролиз по аниону-повышение концентрации гидроксид-ионов будет ослаблять гидролиз.

Если гидролиз по катиону-повышение концентрации ионов водорода ослабит гидролиз.

Предположим соль- хлорид меди (2).Она гидролизуется по катиону, так как образована слабым основанием –гидроксидом меди(2) и сильной кислотой-соляной. Чтобы усилить гидролиз этой соли ,нужно нагреть раствор; добавить воды; добавить щелочь-раствор(делаем выбор).

Определить формулу соли, если значение PH =7 : хлорид магния, сульфат натрия; бромид алюминия.

1. MgCl ₂ –соль образована слабым основанием и сильной кислотой; гидролиз по катиону, среда кислая PH 7;

2. Na ₂ SO ₄ — соль образована сильным основанием и сильной кислотой; среда нейтральная PH =7.

3. AlBr ₃ — соль образована сильной кислотой и слабым основанием; гидролиз по катиону; PH 7

Задания для самостоятельной работы :

1.Задания для закрепления знаний, умений определять характер среды и цвет индикатора

Вычисление константы гидролиза, определение степени гидролиза соли

Задача 588.
Вычислить константу гидролиза фторида калия, определить степень гидролиза этой соли в 0,01 М растворе и рН раствора.
Решение:
K(HF) = 6,6 . 10 -4 .
KF — соль сильного основания и слабой кислоты, поэтому гидролиз соли проходит по аниону:

Константа гидролиза соли определяется константой диссоциации образовавшейся кислоты HF и определяется по формуле:

Теперь рассчитаем концентрацию образовавшихся ионов OH — :

Ответ: К_Г = 1,5 . 10 -11 ; h = 3,9 . 10 -5 ; pH = 7,59.

Задача 589.
Вычислить константу гидролиза хлорида аммония, определить степень гидролиза этой соли в 0,01 М растворе и рН раствора.
Решение:
K(NH₄OH) = 1,8 . 10-5.
NH₄Cl — соль слабого основания и сильной кислоты гидролизуется по катиону:

Константа гидролиза соли определяется константой диссоциации образовавшегося основания NH₄OH и определяется по формуле:

Теперь рассчитаем концентрацию образовавшихся ионов H + :

Ответ: К_Г = 5,6 . 10 -10 ; h = 2,4 . 10 -4 ; pH = 6,65.

Задача 590.
Определить рН 0,02 н. раствора соды Na₂CO₃, учитывая только первую ступень гидролиза.
Решение:
K₁(H₂CO₃) = 4,5 . 10 -7 .
Na₂CO₃ — соль сильного основания и слабой кислоты, поэтому гидролиз соли проходит по аниону:

Здесь h — степень гидролиза соли, показывает долю гидролизованных ионов.

Теперь рассчитаем концентрацию образовавшихся ионов OH — :