Процессы, происходяшие при гидролизе различных солей

Задача 601.

Указать, какой порядок расположения растворов равной молекулярной концентрации соответствует возрастанию рН: а) NH₄Cl — NaNO₃ — CH₂ClCOONa — NaF — CH₃COONa —  NaCN; б) NaCN — CH₃COON — NaF — CH₂ClCOONa — NaNO₃ —  NH4Cl.
Решение:
K_D(CH₃COOH) = 1,8 ^. 10^-8; KD(HF) = 6,6 ^. 10^-8; K_D(CH₂ClCOOH) = 1,4 ^. 10-3; K_D(HCN) = 7,9 ^. 10^-10.
а) NH₄Cl — соль слабого основания и сильной кислоты гидролизуется по катиону:

NH₄⁺ + H₂O ⇔NH₄OH + H⁺.                  

Наблюдается избыток ионов  H⁺, поэтому раствор имеет кислую реакцию, рН < 7.

б) NaNO₃ — соль сильного основания и сильной кислоты гидролизу не подвергается, поэтому раствор имеет нейтральную среду, рН = 7.

в) Соли CH₂ClCOONa, NaF, CH₂ClCOONa и NaCN являются солями сильного основания и слабой кислоты, поэтому в водных растворах будут гидролизоваться по аниону, что можно представить общей схемой:

R^— + H₂O ⇔ RH + OH^—, где R^— — однозарядный анион кислоты.

Наблюдается избыток ионов  OH^-, что придаёт растворам данных солей щелочную реакцию, рН > 7. Причём при равных молекулярных концентрациях растворов данных солей рН раствора будет возрастать с уменьшением значения константы диссоциации кислоты. 

Значение констант гидролиза соли сильного основания и слабой кислоты тем выше, чем меньше значение константы диссоциации кислоты, образующей данную соль, соответственно степень гидролиза солей увеличивается с уменьшением константы диссоциации кислоты. Таким образом, чем меньше константа диссоциации кислоты, тем меньше будет значение рОН и, соответственно, больше значение рН раствора. Поэтому по возрастанию рН соли можно расположить в ряд:

NH₄Cl — NaNO₃ — CH₂ClCOONa — NaF — CH₃COONa —  NaCN

Ответ: а).

Задача 602.
Раствор кислоты и раствор основания смешивают в эквивалентных соотношениях, для каких из перечисленных пар (кислота + основание) раствор будет иметь нейтральную реакцию: а) NH₄OH + HCl; б) NH₄OH + CH₃COOH; в) NaOH + HCl; г) NaOH + CH₃COOH. 
Решение:
а) NH₄OH + HCl ⇔ NH₄Cl + H₂O.
В результате реакции образуется NH4Cl — соль слабого основания и сильной кислоты, поэтому гидролиз соли протекает по катиону:

NH₄⁺ + H₂O ⇔ NH₄OH + H⁺.

При гидролизе образуется дополнительное количество ионов H+, которые будут придавать раствору кислую реакцию, рН < 7.

б) NH₄OH + CH₃COOH ⇔ CH₃COONH₄ + H₂O.
В результате реакции образуется CH₃COONH₄ — соль слабого основания и слабой кислоты, которая будет подвергаться гидролизу как по катиону, так и по аниону:

NH₄⁺ + H₂O ⇔ NH₄OH + H⁺;
CH₃COO^—  + H₂O ⇔ CH₃COOH + OH^—.

Так как константы диссоциации NH₄OH и CH₃COOH  приблизительно равны  1,8 ^. 10^-5, то соль будет в равной степени гидролизоваться и по катиону, и по аниону, образуя примерно равные количества ионов H+ и  OH-, реакция среды будет нейтральной, рН = 7.

в) NaOH + HCl ⇔ NaCl + H₂O.
В результате реакции образуется NaCl — соль сильного основания и сильной кислоты, которая не гидролизуется. Следовательно, реакция раствора хлорида натрия будет иметь нейтральную реакцию, рН = 7.

г) NaOH + CH₃COOH ⇔ CH₃COONa + H₂O.
В результате реакции образуется CH₃COONa — соль сильного основания и слабой кислоты, которая гидролизуется по аниону:

CH₃COO^—  + H₂O ⇔ CH₃COOH + OH^—.

Образуется дополнительное количество ионов  OH^—, которые придают раствору щелочную реакцию, рН > 7.

Таким образом, из всех перечисленных пар (кислота + основание) раствор будет иметь нейтральную реакцию в парах б) NH₄OH + CH₃COOH; в) NaOH + HCl.

Ответ: б); в).

Задача 603.
Какие из перечисленных ниже солей, подвергаясь частичному гидролизу, образуют основные соли: а) Cr₂(SO₄)3; б) Na₂CO₃; в)  AgNO₃; г) AlCl₃.
Решение:
а) Cr₂(SO₄)₃ — соль слабого основания и сильной кислоты гидролизуется по катиону:

Cr³⁺ + H₂O ⇔ CrOH²⁺ + H⁺; 

или в молекулярной форме:

Cr₂(SO₄)₃ + H₂O ⇔ 2CrOHSO₄ + H₂SO₄.                    

Гидролиз данной соли преимущественно протекает по первой ступени с образованием основной соли  CrOHSO₄.

б) Na₂CO₃ — соль сильного основания и слабой двухосновной кислоты гидролизуется по аниону:

CO₃^2- + H₂O ⇔ HCO₃^— + OH-, или в молекулярной форме:
Na₂CO₃ + H₂O  ⇔ NaHCO3 + NaOH.                    

При частичном гидролизе образуется кислая соль  NaHCO₃.

в)  AgNO₃ — соль слабого основания и сильной кислоты гидролизуется по катиону:

Ag⁺ + H₂O ⇔ AgOH + H⁺, или в молекулярной форме:
AgNO₃ + H₂O ⇔ AgOH + HNO₃.                      

Продуктом гидролиза будет неустойчивый гидроксид серебра. В растворе будет избыток ионов  , что придаёт раствору кислую реакцию, рН < 7.

г) AlCl₃ — соль многоосновного основания и сильной кислоты, которая гидролизуется по катиону:

Al³⁺ + H₂O ⇔ AlOH²⁺ + H⁺,   или в молекулярной форме:
AlCl₃ + H₂O ⇔ AlOHCl₂ + HCl.                      

При гидролизе хлорида алюминия по первой ступени образуется основная соль AlOHCl₂ за счёт связывания друг с другом ионов AlOH²⁺ и  Cl^—. В растворе будет избыток ионов H+, которые дополнительно образуются и при диссоциации HCl: HCl ⇔ H⁺ + CL^—, которые придают раствору кислую реакцию, рН < 7.

Ответ: а); г).