Файл: Конспект лекций для студентов специальности 1 48 01 02 Химическая технология органических веществ, материалов и изделий.docx

7 Гидролиз солей

Гидролиз – это частный случай обменных реакций, в которых реальные или потенциальные ионы растворенного вещества заменяются на ионы воды.
Обменные реакции, в которых в которых составные части растворенного вещества связываются с ионами воды, образуя слабые кислоты и (или) слабые основания, называют реакциями гидролиза.
Как и другие реакции обмена, гидролиз возможен в случае, если его продуктами оказываются слабые электролиты (или неэлектролиты), а также малорастворимые продукты (твердые или газообразные).

Гидролизу подвергаются многие вещества, как органические, так и неорганические: соли, галогенангидриды, эфиры, жиры и др.

При растворении солей в воде большинство их под влиянием молекул растворителя полностью диссоциируют на катионы и анионы:
Kat_xA_y xKat^y+ + yA^x–
Вода – один из слабейших неорганических электролитов – хотя и в малой степени, но также диссоциирует на ионы, при этом одновременно с реакцией диссоциации протекает обратная реакция – ассоциация ионов H⁺ и OH^– с образованием молекул воды:
HOH H⁺ + OH^–

В чистой воде молярные концентрации ее ионов одинаковы, поэтому pH = 7 (см. тему «Диссоциация электролитов»). Если в растворе появляются ионы соли, то баланс между ионами H⁺ и OH^– может нарушиться. Так, если катионам соли соответствует слабое основание, то они могут конкурировать с ионами водорода за связывание гидроксид-ионов, в результате чего ионы H⁺ окажутся в избытке, и раствор будет подкисляться:
Kat^y+ + H–OH (Kat–OH)^(y–1)+ + H⁺
Если анионам соли соответствует слабая кислота, то они могут конкурировать с гидроксид-ионами за связывание ионов водорода, в результате чего ионы OH^– окажутся в избытке, раствор будет подщелачиваться:

A^x– + H–OH

---

(H–A)^(x–1)– + OH^–
Таким образом, из солей гидролизуются те, в состав которых входят катионы слабого основания и (или) анионы слабой кислоты. Чем слабее электролит, образующийся при гидролизе, тем более полно протекает гидролиз.
Если заряды (x, y) гидролизующихся ионов соли больше единицы, то такие реакции протекают в несколько стадий (ступеней).

Например, катионы алюминия, связывая гидроксид-ионы воды, могут образовать гидроксоалюминат-, дигидроксоалюминат-катионы и молекулы гидроксида:
Al³⁺ + HOH AlOH²⁺ + H⁺ – первая ступень;

AlOH²⁺ + HOH Al(OH)₂⁺ + H⁺ – вторая ступень;

Al(OH)₂⁺ + HOH Al(OH)₃ + H⁺ – третья ступень.
Сульфид-ионы могут связывать ионы водорода, образуя гидросульфид- ионы и молекулы сероводорода:

S^2– + HOH HS^– + OH^– – первая ступень;

HS^– + HOH H₂S + OH^– – вторая ступень.
Уравнения реакций гидролиза

При написании ионных и молекулярных реакций гидролиза рекомендуется следующая последовательность их составления:

а) написать уравнение диссоциации соли и выделить ионы, способные участвовать в гидролизе;

б) написать уравнение реакции этих ионов с молекулами воды (сокращенное ионно-молекулярное уравнение гидролиза);

в) добавить в уравнение (б) ионы соли, не участвующие в гидролизе (получится полное ионно-молекулярное уравнение);

г) соединить катионы и анионы в левой и правой частях уравнения (в) с образованием соответствующих электролитов (получится молекулярное уравнение гидролиза).
Примеры

Гидролиз солей слабых оснований:

– соли, образованные однозарядным катионом слабого основания:
NH₄NO₃ NH₄⁺ + NO₃^– – уравнение диссоциации

---

(выделены ионы слабого основания, NH₄⁺);

NH₄⁺ + HOH NH₃·H₂O + H⁺ – сокращенное ионно-молекулярное уравнение, из которого видно, что раствор кислый, его pH < 7;

NH₄⁺ + NO₃^– + HOH NH₃·H₂O + H⁺ + NO₃^– – полное ионно-молекулярное уравнение (в левую и правую части добавили NO₃^–);

NH₄NO₃ + H₂O NH₃·H₂O + HNO₃ – молекулярное уравнение гидролиза.
– соли, образованные многозарядным катионом слабого основания и однозарядным анионом сильной кислоты (CuCl₂, Al(NO₃)₃ и др.):

CuCl₂ Cu²⁺ + 2Cl^– – уравнение диссоциации (выделены ионы слабого основания, Cu²⁺);
В гидролизе участвуют многозарядные катионы Cu²⁺, поэтому реакция протекает ступенчато.
Первая ступень:

Cu²⁺ + HOH CuOH⁺ + H⁺ – сокращенное ионно-молекулярное уравнение;

Cu²⁺ + 2Cl^– + HOH CuOH⁺ + H⁺ + 2Cl^– – полное ионно-молекулярное уравнение (в левую и правую части добавили 2Cl^–);

CuCl₂ + H₂O (CuOH)Cl + HCl –молекулярное уравнение.
Вторая ступень:

CuOH⁺ + HOH Cu(OH)₂ + H⁺ – сокращенное ионно-молекулярное уравнение;

CuOH⁺ + Cl^– + HOH Cu(OH)₂ + H⁺ + Cl^– – полное ионно-молекулярное уравнение

---

(в левую и правую части добавили Cl^–);

(CuOH)Cl + H₂O Cu(OH)₂ + HCl –молекулярное уравнение.
Внимание: Иногда уравнения ступенчатого гидролиза объединяют в одно «общее уравнение»: CuCl₂ + H₂O Cu(OH)₂ + 2HCl.

Делать это не следует, т.к. такое «уравнение» не отражает ни фактическое соотношение реагентов, ни качественный состав продуктов (об этом говорилось и ранее, см. «ступенчатую диссоциацию электролитов»).
– соли, образованные многозарядным катионом слабого основания и многозарядным анионом сильной кислоты (CoSO₄, Cr₂(SO₄)₃ и др.).

Если в состав гидролизующейся соли входят многозарядные ионы,то при переходе от полного ионно-молекулярного уравнения к молекулярному уравнению может понадобиться дополнительная операция – введение множителя:
а) CoSO₄ Co²⁺ + SO₄^2– – уравнение диссоциации (выделены ионы слабого основания, Co²⁺);

Первая ступень гидролиза:

Co²⁺ + HOH CoOH⁺ + H⁺ – сокращенное ионно-молекулярное уравнение;

Co²⁺ + SO₄^2– + HOH CoOH⁺ + H⁺ + SO₄^2– – полное ионно-молекулярное уравнение (в левую и правую части добавили SO₄^2–).
В отличие от примера 2 в правой части полученного уравнения – один сульфат-ион на два разных катиона, CoOH⁺ и H⁺. В подобных случаях необходимо удвоить все коэффициенты в полном ионно-молекулярном уравнении:

2Co²⁺ + 2SO₄^2– + 2HOH 2CoOH⁺ + 2H⁺ + 2SO₄^2–
Соединив катионы с анионами, получим молекулярное уравнение:

2CoSO₄ + 2H₂O (CoOH)₂SO₄

---

+ H₂SO₄
Вторая ступень гидролиза:

В гидролизе по второй ступени участвуют ионы CoOH⁺ – продукт первой ступени гидролиза:

CoOH⁺ + HOH Co(OH)₂ + H⁺ – сокращенное ионно-молекулярное уравнение.

При написании полного ионно-молекулярного уравнения учтем, что в состав (CoOH)₂SO₄ входят два катиона CoOH⁺, поэтому полученное сокращенное ионно-молекулярное уравнение сначала удвоим:

2CoOH⁺ + 2HOH 2Co(OH)₂ + 2H⁺, а затем добавим в левую и правую его части по SO₄^2–:

2CoOH⁺ + SO₄^2– + 2HOH 2Co(OH)₂ + 2H⁺ + SO₄^2–
Соединив катионы с анионами, получим молекулярное уравнение:

(CoOH)₂SO₄^2– + 2HOH 2Co(OH)₂ + H₂SO₄

б) Если в состав соли входят не один, а несколько катионов (или анионов), участвующих в гидролизе, то сокращенное ионно-молекулярное уравнение пишут сначала для одних ионов, а затем полученное уравнение умножают на соответствующий коэффициент:

Cr₂(SO₄)₃ 2Cr³⁺ + 3SO₄^2– – уравнение диссоциации.
Первая ступень гидролиза:

Cr³⁺ + HOH CrOH²⁺ + H⁺ – сокращенное ионно-молекулярное уравнение.
Учитывая, что в формульной единице соли два катиона хрома, умножим на два левую и правую части полученного равнения:

2Cr³⁺ + 2HOH 2CrOH²⁺ + 2H⁺
В соответствии с уравнением диссоциации, добавив в левую и правую части соответствующее число сульфат-ионов (три), получим полное ионно-молекулярное уравнение:

2Cr³⁺ +

---