Вопрос ✔, страница 70 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Вопрос в параграфе. Параграф 13. Гидролиз. Глава II. Химические реакции - страница 70.

Условие.

В таблице растворимости гидроксидов и солей в воде в некоторых клетках стоят прочерки. В сноске к таблице указано, что данное вещество либо не существует, либо разлагается водой, т. е. гидролизуется. Что же такое гидролиз?

Решение.

Решение 2.

Гидролиз (от древнегреческих слов ὕδωρ — вода и λύσις — разложение) — это один из видов химических реакций, при котором вещества взаимодействуют с водой, что приводит к их разложению. В контексте неорганической химии, о котором идет речь в вопросе, гидролиз — это, как правило, обратимое или необратимое взаимодействие ионов растворенной в воде соли с молекулами воды, которое изменяет кислотность среды.

Когда соль растворяется в воде, она распадается (диссоциирует) на ионы: катион (положительный ион, образованный от основания) и анион (отрицательный ион, образованный от кислоты). Если хотя бы один из этих ионов происходит от слабого электролита (слабого основания или слабой кислоты), он начинает взаимодействовать с молекулами воды. Сама вода незначительно диссоциирует на ионы водорода $H^+$ и гидроксид-ионы $OH^-$. В результате взаимодействия ионов соли с водой нарушается равновесие $H_2O \rightleftharpoons H^+ + OH^-$, что и приводит к изменению pH раствора.

Существует четыре основных случая гидролиза солей:

1. Соль образована сильным основанием и сильной кислотой
Пример: хлорид натрия $NaCl$, нитрат калия $KNO_3$. Такие соли образованы ионами, которые не способны реагировать с водой, так как их соответствующие основание ($NaOH$) и кислота ($HCl$) являются сильными электролитами. Поэтому гидролиз не происходит, а среда раствора остается нейтральной.

Пример реакции диссоциации: $NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^-$

Ионы $Na^+$ и $Cl^-$ с водой не реагируют. Концентрация $H^+$ и $OH^-$ остается равной, как в чистой воде.

Ответ: Гидролиз не идет, среда раствора нейтральная ($pH = 7$).

2. Соль образована слабым основанием и сильной кислотой
Пример: хлорид аммония $NH_4Cl$, сульфат меди(II) $CuSO_4$. В этом случае гидролизу подвергается катион, так как он образован от слабого основания ($NH_3 \cdot H_2O$ или $Cu(OH)_2$). Катион связывает гидроксид-ионы ($OH^-$) из воды, что приводит к накоплению в растворе ионов водорода ($H^+$) и, как следствие, к созданию кислой среды.

Пример реакции гидролиза (сокращенное ионное уравнение): $NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 \cdot H_2O + H^+$

Ответ: Происходит гидролиз по катиону, среда раствора кислая ($pH < 7$).

3. Соль образована сильным основанием и слабой кислотой
Пример: карбонат натрия $Na_2CO_3$, ацетат калия $CH_3COOK$. Здесь гидролизуется анион, так как он образован от слабой кислоты ($H_2CO_3$ или $CH_3COOH$). Анион связывает ионы водорода ($H^+$) из воды, что ведет к накоплению в растворе гидроксид-ионов ($OH^-$) и созданию щелочной среды.

Пример реакции гидролиза (сокращенное ионное уравнение для карбоната по первой ступени): $CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-$

Ответ: Происходит гидролиз по аниону, среда раствора щелочная ($pH > 7$).

4. Соль образована слабым основанием и слабой кислотой
Пример: сульфид алюминия $Al_2S_3$, карбонат аммония $(NH_4)_2CO_3$. В этом случае гидролизу подвергаются и катион, и анион. Характер среды зависит от того, кто "сильнее" — слабая кислота или слабое основание (сравниваются их константы диссоциации).

Именно в этой группе чаще всего встречаются вещества, отмеченные в таблице растворимости прочерком. Прочерк означает, что гидролиз протекает необратимо и практически полностью, так как в результате реакции образуется осадок, газ или оба продукта сразу. Такое вещество просто не может существовать в водном растворе — оно полностью разлагается водой.

Пример необратимого гидролиза сульфида алюминия: $Al_2S_3 + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow + 3H_2S \uparrow$

Здесь образуется нерастворимый гидроксид алюминия (осадок) и выделяется газообразный сероводород. Поэтому в ячейке на пересечении ионов $Al^{3+}$ и $S^{2-}$ в таблице растворимости стоит прочерк.

Ответ: Происходит гидролиз и по катиону, и по аниону. Среда раствора зависит от относительной силы кислоты и основания. В случае необратимого гидролиза соль полностью разлагается водой, что и отмечено прочерком в таблице растворимости.