Гидролиз солей. Химическое обменное взаимодействие ионов растворенной соли с водой, приводящее к образованию слабодиссоциирующих продуктов (молекул слабых кислот или

Химическое обменное взаимодействие ионов растворенной соли с водой, приводящее к образованию слабодиссоциирующих продуктов (молекул слабых кислот или оснований, анионов кислых или катионов основных солей) и сопровождающееся изменением рН среды, называется гидролизом.

Пример 1. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей: а) KCN б) Na₂CO₃ в) ZnSO₄. Определите реакцию среды растворов этих солей.

Решение. а) Цианид калия KCN - соль слабой одноосновной кислоты (см. табл. 9) HCN и сильного основания КОН. При растворении в воде молекулы KCN полностью диссоциируют на катионы К⁺ и анионы CN^-.Катионы K⁺ не могут связывать ионы ОН^- воды, так как КОН - сильный электролит. Анионы же CN^- связы­вают ионы Н⁺ воды, образуя молекулы слабого электролита HCN. Соль гидролизуется, как говорят, по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

CN^- + Н₂0 HCN + ОН^-

или в молекулярной форме

KCN + Н₂0 HCN + КОН

В результате гидролиза в растворе появляется некоторый избыток ионов ОН^-, поэтому раствор KCN имеет щелочную реакцию (рН > 7).

б) Карбонат натрия Na₂C0₃ - соль слабой многоосновной кислоты и сильного
основания. В этом случае анионы соли CО₃^2-, связывая водородные ионы воды, об­
разуют анионы кислой соли НС0₃^-, а не молекулы Н₂С0₃, так как ионы НС0₃ Дис­
социируют гораздо труднее, чем молекулы Н₂СОз- В обычных условиях гидролиз
идет по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение
гидролиза

СО₃^2- + Н₂0 HCO₃^- + OH^-

или в молекулярной форме

Na₂C0₃ + H₂0 NaHC0₃ + NaOH

В растворе появляется избыток ионов ОН^-, поэтому раствор Na₂C0₃ имеет щелоч­ную реакцию (рН > 7).

в) Сульфат цинка ZnS0₄ — соль слабого многокислотного основания Zn(OH)₂
и сильной кислоты Н₂S0₄. В этом случае катионы Zn²⁺связывают гидроксильные
ионы воды, образуя катионы основной соли ZnOH⁺. Образование молекул Zn(OH)₂
не происходит, так как ионы ZnOH⁺ диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы
Zn(OH)₂. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется
по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

Zn²⁺ + Н₂0 ZnOH⁺ + Н⁺

или в молекулярной форме

2ZnS0₄ + 2Н₂0 (ZnOH)₂S0₄ + H₂S0₄

В растворе появляется избыток ионов водорода, поэтому раствор ZnS0₄ имеет кис­лую реакцию (рН < 7).

Пример 2. Какие продукты образуются при смешивании растворов А1(NO₃)₃ и К₂С0₃? Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения реакции.

Решение. Соль AI(N0₃)₃ гидролизуется по катиону, а К₂СО₃ - по аниону:

AI³⁺ + Н₂0 АlOН²⁺ + Н⁺

CO₃^2- + H₂O HCO₃^- + OH^-

Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идет взаимное усиление­
гидролиза каждой из них, ибо ионы Н⁺ и ОН^- образуют молекулу слабого электролита­
Н₂0. При этом гидролитическое равновесие сдвигается вправо и гидролиз каждой из взятых
солей идет до конца с образованием А1(ОН)₃ и С0₂ (Н₂С0₃). Ионно-молекулярное уравнение

2AI³⁺ + ЗС0₃^2- + ЗН₂0 = 2Аl(ОН)₃ + ЗС0₂

молекулярное уравнение:

2AI(N0₃)₃ + ЗК₂С0₃ + ЗН₂0 =2А1(ОН)₃ + 3C0₂ + 6KN0₃

Контрольные вопросы

201. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения совместного
гидролиза, происходящего при смешивании растворов K₂S и СгС1₃. Каждая из взятых солей­
гидролизуется необратимо да конца с образованием соответствующих основания и кислоты.

202. К раствору FeCl₃ добавили следующие вещества: в) НCl; б) КОН; в) ZnCl₂; г) Na₂C0₃. В каких случаях гидролиз хлорида железа (III) усилится? Почему? Сос­тавьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

203. Какие из солей Al₂(S0₄)₃. K₂S, Pb(N0₃)₂, KCl подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствую­щих солей. Какое значение рН (> 7<) имеют растворы этих солей?

204. При смешивании растворов FeCl₃ и Na₂CO₃ каждая из взятых солей гидро­лизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кисло­ты. Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярным уравнениями.

205. К раствору Na₂C0₃ добавили следующие вещества: а) НCl; б) NaOH; в) Cu(N0₃)₂. г) K₂S. В каких случаях гидролиз карбоната натрия усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

206. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы солей Na₂S, AlCl₃, NiS0₄? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

207. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза
солей Pb(N0₃)₂,Na₂C0₃. Fe₂(S0₄)₃. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?

208. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей СН₃СООК. ZnS0₄, Al(N0₃)₃. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?

209. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы солей Na₃P0₄, K₂S, CuS0₄? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

210. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей СuCl₂, СsСО₃, Сr(NO₃)₃. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?

211. Какие из солей RbCl, Cr₂(S0₄)₃, Ni(N0₃)₂, Na₂S0₃ подвергаются гидро­лизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соот­ветствующих солей. Какое значение рН (> 7<) имеют растворы этих солей?

212. К раствору Al₂(S0₄)₃ добавили следующие вещества: a) H₂S0₄; б) КОН в) Na₂S0₃; г) ZnS0₄. В каких случаях гидролиз сульфата алюминия усилится? Поче­му? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

213. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подверга­ется гидролизу: Nа₂СО₃ или Na₂S0₃; FeCl₃ или FeCl₂? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей

214. При смешивании растворов AI₂(S0₄)₃ и Na₂C0₃ каждая из взятых солей
гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение происходящего совместного гидролиза.
215. Какие из солей NaBr, Na₂S, K₂C0₃, CoCl₂ подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующихсолей. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?

216. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается
гидролизу: NaCN или NaClO; MgCl₂ или ZnCl₂? Почему? Составьте ионно-молеку­лярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

217. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза соли, раствор которой имеет: а) щелочную реакцию; б) кислую реакцию.
218. Какое значение рН (> 7 <)имеют растворы следующих солей: К₃РО₄, Pb(N0₃)₂, Na₂S? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

219. Какие из солей К₂СО₃, FeCl₃, K₂S0₄, ZnCl₂ подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?

220. При смешивании растворов AI₂(S0₄)₃ и Na₂S каждая из взятых солей
гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания икислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярными уравнениями.

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 2

Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительными называются реакции, сопровождающиеся из­менением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.
Под степенью окисления (п) понимают тот условный заряд атома, который вычисляется
исходя из предположения, что молекула состоит только из ионов. Иными словами: степень окисления — это тот условный заряд, который приобрел бы атом элемента, если предположить, что он принял или отдал то или иное число электронов. Окисление - восстановление — это единый, взаимосвязанный процесс. Окисление приводит к повышению степени окисления восстановителя, а восстановление — к ее понижению у окислителя.

Повышение или понижение степени окисления атомов отражается в электронных уравнениях; окислитель принимает электроны, а восстановитель их отдает. При этом не имеет значения, переходят ли электроны от одного атома к другому пол­ностью и образуются ионные связи или электроны только оттягиваются к более электроотрицательному атому и возникает полярная связь. О способности того или иного вещества проявлять окислительные, восстановительные или двойственные (как окислительные, так и восстановительные) свойства можно судить по степени окисления атомов окислителя и восстановителя.

Атом того или иного элемента в своей высшей степени "окисления не может ее повысить (отдать электроны) и проявляет только окислительные свойстве, а в своей низшей степени окисления не может ее понизить (принять электроны) и прояв­ляет только восстановительные свойстве. Атом же элемента, имеющий промежуточ­ную степень окисления, может проявлять как окислительные, так и восстановитель­ные свойства.

Например:

N ⁵⁺ (HNO₃) S ⁶⁺ (H₂SO₄) проявляют только окислительные свойства

N ⁴⁺ (NO₂) S⁴⁺ (SO₂)

N ³⁺ (HNO₂)

N ²⁺ (NO) S ²⁺ (SO) Проявляют окислительные и восстановительные свойства

N ¹⁺ (N₂O)

N ⁰ (N₂) S ⁰ (S₂; S₃)

N ^–1 (NH₂OH) S ^–1 (H₂S₂)

N ^{2 -} (N₂H₄)

N ^{3 -} (NH₃) S ^{2 -} (H₂S) проявляют только восстановительные свойства

При окислительно-восстановительных реакциях валентность атомов может и не меняться. Например, в окислительно-восстановительной реакции Н₂⁰ + Cl⁰₂ ⁼ 2H⁺Cl^- валентность атомов водорода и хлора до и после реакции равна единице. Измени­лась их степень окисления. Валентность определяет число связей, образованных дан­ным атомом, и поэтому знака не имеет. Степень же окисления имеет знак плюс или минус.

Пример 1. Исходя из степени окисления (n) азота, серы и марганца в соедине­ниях NH₃, HN0₂, HNO₃, H₂S, H₂S0_3, H₂S0₄, Mn0₂, KMn0₄ определить какие из них могут быть только восстановителями, только окислителями и какие проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства.

Решение. Степень окисления п (N) в указанных соединениях соответственно рав­на: —3 (низшая), + 3 (промежуточная), +5 (высшая); n (S) соответственно равна: -2 (низшая), +4 (промежуточная), +6 (высшая); n (Мп) соответственно равна: +4 (промежуточная), +7 (высшая). Отсюда: NH₃, H₂S — только восстановители; HNO₃, H₂S0₄. KMn0₄ — только окислители; HN0₂, H₂S0₃, Mn0₂ — окислители и восстановители.

Пример 2. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между следующими веществами: a) H₂S и HI; б) H₂S и H₂S0₃; в) H₂S0₃ и НClO₄?

Решение: а) Степень окисления в H₂S n (S) = -2; в HI n (I) = -- 1. Так как и сера, и иод находятся в своей низшей степени окисления, то оба взятые вещества проявля­ют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут; 6) в H₂S n (S) = —2 (низшая); в H₂S0₃ n (S) = +4 (промежуточная). Следовательно, взаимодействия этих веществ возможно, причем H₂S0₃ является окислителем; в) в H₂S0₃ n (S) = +4 (промежуточная); в НClO₄ л (Сl) = +7 (высшая). Взятые вещест­ва могут взаимодействовать. H₂S0₃ в этом случае будет проявлять восстановитель­ные свойства.

Пример 3. Составьте уравнения окислительно-восстановительной реакции, иду­щей по схеме

+7 +3 +2 +5

КМn0₄ + Н₃РО₃ + H₂SO₄ MnS0₄ + H₃P0₄ + K₂S0₄ + Н₂0

Решение. Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахож­дению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электрон­ного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют свою степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях

Восстановитель 5Р³⁺ -- 2е = Р⁵⁺ процесс окисления
окислитель 2| Мn⁷⁺ + 5е = Мn²⁺ процесс восстановления

Общее число электронов, отданных, восстановителем, должно быть равно числу электронов, которое присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для от­данных и принятых электронов десять. Разделив это число на 5, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 2 полу­чаем коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят под­бором. Уравнение реакции будет иметь вид

2КМn0₄ + 5Н₃Р0₃ + 3H₂S0₄ = 2MnS0₄ + 5H₃P0₄ + K₂S0₄ + 3H₂0

Пример 4. Составьте уравнение реакции взаимодействия цинка с концентриро­ванной серной кислотой, учитывая максимальное восстановление последней.

Решение. Цинк, как любой металл, проявляет только восстановительные свой­ства. В концентрированной серной кислоте окислительную функцию несет сера (+6). Максимальное восстановление серы означает, что она приобретает минимальную степень окисления. Минимальная степень окисления серы как р-элемеита VIA груп­пы равна —2. Цинк как металл IIВ группы имеет постоянную степень окисления +2. Отражаем сказанное в электронных уравнениях:

восстановитель 4Zn⁰ — 2e = Zn²⁺ процесс окисления

окислитель 1S⁶⁺ + 8e = S^2- процесс восстановления

Составляем уравнение реакции:

4Zn + 5H₂S0₄ = 4ZnS0₄ + H₂S + 4H₂0

Перед'H₂S0₄ стоит коэффициент 5, а не 1, ибо четыре молекулы H₂S0₄ идут на связывание четырех ионов Zn ²⁺.

Контрольные вопросы

221. Исходя из степени окисления хлора в соединениях НCl, НClO₃, НCl₄, определите­, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании­
электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

KBr + KBrO₃ + H₂SO₄ Br₂ + K₂SO₄ + H₂O

222. Реакции выражаются схемами:
Р + НIO₃ + Н₂0 H₃РО₄ + HI

H₂S + Cl₂ + Н₂0 H₂S0₄ + HCl

Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое — восстановителем; какое вещество окисляется, какое — восстанавливается.

223. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс — окисление
или восстановление - происходит при следующих превращениях:

As^3-As⁵⁺; N³⁺N^3-; S^-2 S°

На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

Na₂SO₃ + KMnO₄ + H₂O Na₂SO₄ + MnO₂ + KOH

224. Исходя из степени окисления фосфора в соединениях РН₃, Н₃РО₄, Н₃РО₃, определите какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

PbS + HNO₃ S + Pb(NO₃)₂ + NO + H₂O

225. См. условие задачи 222.

P + HNO₃ + H₂O H₃PO­₄ + NO

KMnO₄ + Na₂SO₃ + KOH K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

226. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление – происходит при следующих превращениях:

Mn⁶⁺ Mn²⁺; Cl⁶⁺ Cl^-; N^3- N⁵⁺.

На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

Cu₂O + HNO₃ Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

227. См. условие задачи 222.

HNO₃ + Ca NH₄NO₃ + Ca(NO₃)₂ + H₂O

K₂S + KMnO₄ + H₂SO₄ S + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O.

228. Исходя из степени окисления хрома, йода и серы в соединениях K₂Cr₂O₇, KI, H₂SO₃, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

NaCrO₂ + PbO₂ + NaOH Na₂CrO₄ + Na₂PbO₂ + H₂O

229. См. условие задачи 222.

H₂S + Cl₂ + H₂O H₂SO₄ + HCl

K₂Cr₂O₇ + H₂S + H₂SO₄ S + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

230. См. условие задачи 222.

KClO₃ + Na₂SO₃ KCl + Na₂SO₄­

KMnO₄ + HBr KBr + MnBr₂ + H₂O

231. См. условие задачи 222.
Р + HClO₃ + H₂0 H₃PO₄ + HCl

Н₃АsО₃ + КМn0₄ + H₂S0₄ Н₃Аs0₄ + MnS0₄ + K₂S0₄ + Н₂0

232. См. условие задачи 222.

NaCrO₂ + Br₂ + NaOH Na₂Cr0₄ + NaBr + H₂0

FeS + HN0₃ Fe(N0₃)₂ + S + NO + H₂0

233. См. условие задачи 222.

HN0₃ + Zn N₂O + Zn(N0₃)₂ + H₂0
FeS0₄ + KCl0₃ + H₂S0₄ Fe₂(S0₄)₃ + KCl + H₂0
234. См. условие задачи 222.

K₂Cr₂0₇ + HCl Cl₂+ CrCl₃ + KCl + H₂0

Au + HN0₃ + HCl AuCl₃ + NO + H₂0

235. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между
веществами: a) NH₃ и КМn0₄; б) HN0₂ и HI; в) HCl и H₂Se? Почему? На основании
электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей
по схеме

КМn0₄ + KN0₂ + H₂S0₄ MnS0₄ + KN0₃ + K₂S0₄ + Н₂0

236. См. условие задачи 222.
HCl + СrО₃ Cl₂ + CrCl₃ + H₂0

Cd + KMn0₄ + H₂SO₄ CdS0₄ + MnS0₄ + K₂S0₄ + H₂0

237. См. условие задачи 222.

Cr₂0₃ + KClO₃ + KOH K₂Cr0₄ + KC1 + H₂0

MnSO₄ + PbO₂ + HNO₃ HMn0₄ + Pb(N0₃)₂ + PbSO₄ + H₂O

238. См. условие задачи 222.

H₂SO₃ + HClO₃ H₂SO₄ + HCl

FeS0₄ + K₂Cr₂0₇ + H₂S0₄ Fe₂(S0₄) ₃ + Cr₂(S0₄)₃ + K₂S0₄ + H₂0

239. См. условие задачи 222.
I₂ + Cl₂ + H₂0 HI0₃ + HCl

К₂Cr₂О₇ + Н₃РО₃ + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + Н₃РО₄ + K₂SO₄ + H₂O

240. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) РН₃ и НВr; 6) К₂Сг₂О₇ и Н₃РО₃; в) HNO₃ и H₂S? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

АsН₃ + HNO₃ → H₃AsO₄ + NO₂ + Н₂О

Дата добавления: 2014-10-23