Тема 7. Гидролиз солей. Среда растворов и pH

Сильные и слабые электролиты, степень диссоциации, гидролиз солей, водородный показатель и окраска индикаторов. 100 заданий на отработку.

Простыми словами

Раствор соды мыльный на ощупь — среда в нём щелочная, хотя сода — соль, а не щёлочь. Дело в том, что ионы некоторых солей «отбирают» у воды ионы $H^{+}$ или $O H^{-}$ , и в растворе остаётся избыток другого иона. Это и есть гидролиз. Насколько раствор кислый или щелочной, показывает число pH.

Электролиты и степень диссоциации

α = \frac{n _{дисс}}{n _{общ}} \cdot 100%

степень диссоциации

где $n_{дисс}$ — количество вещества, распавшегося на ионы, моль; $n_{общ}$ — всё растворённое количество, моль.

Из 5 моль электролита на ионы распалось 1 моль: $α = \frac{1}{5} \cdot 100% = 20%$ . Из 4 моль — 1 моль: $α = 25%$ .

Электролиты	$α$	Примеры
сильные	близка к 100 %	кислоты $HCl$ , $HBr$ , $HI$ , $HN O_{3}$ , $H_{2} S O_{4}$ , $HCl O_{4}$ ; щёлочи $NaOH$ , $KOH$ , $Ba (OH)_{2}$ ; почти все растворимые соли
слабые	мала	$H_{2} C O_{3}$ , $H_{2} S$ , $H_{2} S O_{3}$ , $H_{2} Si O_{3}$ , $HF$ , $HN O_{2}$ , $C H_{3} COOH$ ; $N H_{3} \cdot H_{2} O$ ; нерастворимые основания; вода

Гидролиз солей

Гидролиз соли — обменное взаимодействие ионов соли с водой, которое меняет среду раствора. Гидролизуется ион, образованный слабым электролитом. «Кто сильнее — того и среда».

Соль образована	Гидролиз	Среда	pH	Примеры
сильное основание + сильная кислота	не идёт	нейтральная	$= 7$	$NaCl$ , $KN O_{3}$ , $K_{2} S O_{4}$
сильное основание + слабая кислота	по аниону	щелочная	$> 7$	$N a_{2} C O_{3}$ , $K_{2} S$ , $C H_{3} COONa$
слабое основание + сильная кислота	по катиону	кислая	$< 7$	$N H_{4} Cl$ , $CuS O_{4}$ , $AlC l_{3}$ , $FeC l_{3}$
слабое основание + слабая кислота	по катиону и аниону	зависит от силы основания и кислоты	$\approx 7$ , $< 7$ или $> 7$	$C H_{3} COON H_{4}$ ( $\approx 7$ ), $(N H_{4})_{2} C O_{3}$ , $(N H_{4})_{2} S$ ( $> 7$ ), $A l_{2} S_{3}$

$N a_{2} C O_{3}$ : $NaOH$ — сильное, $H_{2} C O_{3}$ — слабая → гидролиз по аниону: $C O_{3}^{2 -} + H_{2} O ⇄ HC O_{3}^{-} + O H^{-}$ . Ионы $O H^{-}$ — среда щелочная.
$N H_{4} Cl$ : слабое основание → по катиону: $N H_{4}^{+} + H_{2} O ⇄ N H_{3} \cdot H_{2} O + H^{+}$ . Среда кислая.
$NaCl$ : оба «родителя» сильные — гидролиза нет, среда нейтральная, $pH = 7$ .

Гидролиз обратим; он усиливается при нагревании и разбавлении. Соли слабого основания и слабой кислоты часто гидролизуются необратимо: $A l_{2} S_{3} + 6 H_{2} O \to 2Al (OH)_{3} ↓ + 3 H_{2} S ↑$ .

Гидролиз идёт по слабому иону, а среду задаёт сильный «родитель»: в $N a_{2} C O_{3}$ гидролизуется анион $C O_{3}^{2 -}$ , а среда щелочная — как у сильного $NaOH$ .

Водородный показатель pH

pH = - l g [H^{+}], pOH = - l g [O H^{-}], pH + pOH = 14

при 25 °C

где $[H^{+}]$ и $[O H^{-}]$ — концентрации ионов, моль/л. Связь следует из ионного произведения воды: $[H^{+}] \cdot [O H^{-}] = 1 0^{- 14}$ . Проще: если $[H^{+}] = 1 0^{- n}$ моль/л, то $pH = n$ .

Чем меньше pH, тем больше ионов

H^{+}

и тем кислее раствор

$[H^{+}] = 1 0^{- 1}$ моль/л → $pH = 1$ , среда кислая.
$pH = 1$ → $pOH = 14 - 1 = 13$ .
$[O H^{-}] = 1 0^{- 3}$ моль/л → $pOH = 3$ , $pH = 11$ , среда щелочная.

pH растёт — кислотность падает. Уменьшение pH на 1 — это рост $[H^{+}]$ в 10 раз, а не на единицу.

Индикаторы

Индикатор	Кислая ( $pH < 7$ )	Нейтральная	Щелочная ( $pH > 7$ )
лакмус	красный	фиолетовый	синий
метиловый оранжевый	розово-красный	оранжевый	жёлтый
фенолфталеин	бесцветный	бесцветный	малиновый

Лакмус: «Кислота — Красный, Щёлочь — Синий». Фенолфталеин «просыпается» (малиновый) только в щёлочи — в кислоте и в воде он бесцветен.

Примеры заданий

Это несколько заданий из тренажёра, остальные — в тренажёре в начале страницы.

Как гидролизуется соль NaCl (хлорид натрия)?

Соль	Основание	Кислота	Гидролиз
NaCl	NaOH — сильное	HCl — сильная	?

по аниону
не гидролизуется
по катиону
по катиону и по аниону

Показать ответ

Ответ: не гидролизуется
Решение. NaCl образована основанием NaOH (сильное) и кислотой HCl (сильная) — гидролизу она не подвергается, среда нейтральная.

Каким будет pH водного раствора соли NaCl (хлорид натрия)?

Соль	Тип гидролиза	Среда	pH
NaCl	не гидролизуется	нейтральная	?

Показать ответ

Ответ: = 7
Решение. Соль не гидролизуется — среда нейтральная, значит pH = 7.

pH раствора равен 1. Чему равен pOH?

Величина	Значение
pH	1
pH + pOH	14
pOH	?

Показать ответ

Ответ: 13
Решение. pOH = 14 − pH = 14 − 1 = 13.

Из 5 моль растворённого электролита на ионы распалось 1 моль. Чему равна степень диссоциации (в %)?

Величина	Значение
n(распалось)	1 моль
n(всего)	5 моль
α	?

Показать ответ

Ответ: 20
Решение. α = 15 · 100 % = 20 %.

Какая из перечисленных солей НЕ подвергается гидролизу?

Na₂S
K₂S
NaCl
Na₂CO₃

Показать ответ

Ответ: NaCl
Решение. NaCl — единственная из вариантов, для которой гидролиз идёт не гидролизуется.

Что такое гидролиз соли?

Соль образована	Гидролиз	Среда
сильное основание + сильная кислота	не идёт	нейтральная
сильное основание + слабая кислота	по аниону	щелочная
слабое основание + сильная кислота	по катиону	кислая

распад соли на ионы под действием тока
разложение соли при нагревании
обменное взаимодействие соли с водой, изменяющее среду раствора
растворение соли в воде без реакции

Показать ответ

Ответ: обменное взаимодействие соли с водой, изменяющее среду раствора
Решение. При гидролизе ион соли связывает ион воды (H⁺ или OH⁻), и в растворе накапливается избыток другого иона — среда перестаёт быть нейтральной.

Как гидролизуется соль KNO₃ (нитрат калия)?

Соль	Основание	Кислота	Гидролиз
KNO₃	KOH — сильное	HNO₃ — сильная	?

по аниону
не гидролизуется
по катиону
по катиону и по аниону

Показать ответ

Ответ: не гидролизуется
Решение. KNO₃ образована основанием KOH (сильное) и кислотой HNO₃ (сильная) — гидролизу она не подвергается, среда нейтральная.

Каким будет pH водного раствора соли KNO₃ (нитрат калия)?

Соль	Тип гидролиза	Среда	pH
KNO₃	не гидролизуется	нейтральная	?

Показать ответ

Ответ: = 7
Решение. Соль не гидролизуется — среда нейтральная, значит pH = 7.