Каким может быть pH раствора карбоната калия?

Любым, гидролиза нет

Почему в таблице растворимости у сульфида хрома(III) стоит прочерк?

Соль полностью разлагается водой

Соль нерастворима в воде

Соль не получена химиками

Соль малодиссоциирует

Гидролиз солей — 9 класс, химия: объяснение, примеры, задачи

Что нужно знать до

Если что-то из этого забылось, начни оттуда — так будет понятнее.

Химические свойства солей как электролитов

Коротко о главном

Гидролиз соли — обменная реакция её ионов с водой. Гидролизуется только тот ион, который «пришёл» от слабого электролита, а среду раствора задаёт сильный: соль сильного основания и слабой кислоты даёт щелочную среду, соль слабого основания и сильной кислоты — кислотную.

\mathrm{CO_3^{2-} + H_2O \rightleftarrows HCO_3^- + OH^-}

Подробное объяснение

Соль получают, нейтрализуя кислоту основанием, поэтому кажется, что раствор любой соли должен быть нейтральным. Но раствор пищевой соды мылится на пальцах, а раствор медного купороса кислит лакмус. Причина — гидролиз.

Что такое гидролиз

Слово составлено из греческих корней «вода» и «разложение». Гидролиз — реакция обмена между веществом и водой, при которой вещество разлагается. У солей с водой обмениваются ионы.

Вода сама чуть-чуть распадается на ионы $\mathrm{H^+}$ и $\mathrm{OH^-}$ , причём их поровну. Если ион соли «отнимает» у воды один из этих ионов, равновесие сбивается: остаётся избыток другого, и среда становится кислотной или щелочной.

Кто отнимает ионы у воды

Любую соль можно мысленно разложить на основание и кислоту, которые её образуют. Например, $\mathrm{Na_2CO_3}$ — это $\mathrm{NaOH}$ (сильное основание) и $\mathrm{H_2CO_3}$ (слабая кислота). Правило простое: слабый электролит крепко держит свои ионы. Анион слабой кислоты охотно забирает у воды $\mathrm{H^+}$ , катион слабого основания — $\mathrm{OH^-}$ . Ионы сильных электролитов ( $\mathrm{Na^+}$ , $\mathrm{K^+}$ , $\mathrm{Cl^-}$ , $\mathrm{NO_3^-}$ , $\mathrm{SO_4^{2-}}$ ) с водой не реагируют.

Таблица 2 на 2 по силе основания и кислоты. Сильные оба — гидролиза нет, pH = 7; слабая кислота — гидролиз по аниону, щелочная среда; слабое основание — по катиону, кислотная; оба слабые — гидролиз до конца. — С водой реагирует ион слабого электролита, а среду раствора задаёт сильный.

Отсюда четыре типа солей.

Сильное основание + сильная кислота ( $\mathrm{NaCl}$ , $\mathrm{K_2SO_4}$ , $\mathrm{Ba(NO_3)_2}$ ). Гидролиза нет, среда нейтральная.
Сильное основание + слабая кислота ( $\mathrm{Na_2CO_3}$ , $\mathrm{K_2S}$ , $\mathrm{Na_2SiO_3}$ ). Гидролиз по аниону, копятся $\mathrm{OH^-}$ , среда щелочная: $\mathrm{S^{2-} + H_2O \rightleftarrows HS^- + OH^-}$
Слабое основание + сильная кислота ( $\mathrm{CuSO_4}$ , $\mathrm{ZnCl_2}$ , $\mathrm{NH_4Cl}$ ). Гидролиз по катиону, копятся $\mathrm{H^+}$ , среда кислотная: $\mathrm{Cu^{2+} + H_2O \rightleftarrows CuOH^+ + H^+}$
Слабое основание + слабая кислота ( $\mathrm{Al_2S_3}$ , $\mathrm{Cr_2S_3}$ ). Гидролиз и по катиону, и по аниону. Ионы $\mathrm{H^+}$ и $\mathrm{OH^-}$ сразу связываются в воду, продукты уходят в осадок и газ, и реакция идёт до конца. Поэтому в таблице растворимости у таких солей прочерк — в воде они не существуют.

Гидролиз солей первых трёх типов обратим (знак $\rightleftarrows$ ) и идёт слабо: в растворе соды разложилась лишь малая часть ионов, но и этого хватает, чтобы фенолфталеин стал малиновым. Многозарядный ион в 9 классе гидролизуют только по первой ступени: $\mathrm{CO_3^{2-}}$ превращается в $\mathrm{HCO_3^-}$ , а $\mathrm{Zn^{2+}}$ — в $\mathrm{ZnOH^+}$ .

Водородный показатель

Среду раствора выражают числом pH («пэ-аш»). При pH = 7 среда нейтральная, при pH < 7 — кислотная, при pH > 7 — щелочная. Чем дальше от 7, тем сильнее выражена среда.

Как решать задачи

Запишите основание и кислоту, которыми образована соль, и отметьте, какие из них сильные. Сильные основания — щёлочи ( $\mathrm{NaOH}$ , $\mathrm{KOH}$ , $\mathrm{Ca(OH)_2}$ , $\mathrm{Ba(OH)_2}$ ); сильные кислоты — $\mathrm{HCl}$ , $\mathrm{HBr}$ , $\mathrm{HI}$ , $\mathrm{HNO_3}$ , $\mathrm{H_2SO_4}$ , $\mathrm{HClO_4}$ .
Гидролизуется ион слабого электролита. Оба сильные — гидролиза нет.
Сокращённое ионное уравнение: ион + $\mathrm{H_2O}$ ⇄ кислый анион (или гидроксокатион) + $\mathrm{OH^-}$ (или $\mathrm{H^+}$ ). Проверьте заряды слева и справа.
Молекулярное уравнение: допишите к ионам «зрителей» — ионы второго, сильного электролита. Получатся кислая соль и щёлочь или основная соль и кислота.
Среда — по тому, какой ион накопился: $\mathrm{H^+}$ — кислотная, $\mathrm{OH^-}$ — щелочная.

Разобранные примеры

База

Гидролиз силиката калия

Условие

Запишите уравнения гидролиза силиката калия $\mathrm{K_2SiO_3}$ и укажите среду раствора.

Решение

Соль образована сильным основанием $\mathrm{KOH}$ и слабой кремниевой кислотой $\mathrm{H_2SiO_3}$ — гидролиз по аниону. Сокращённое ионное уравнение:

\mathrm{SiO_3^{2-} + H_2O \rightleftarrows HSiO_3^- + OH^-}

Добавляем два иона

\mathrm{K^+}

слева и справа:

\mathrm{K_2SiO_3 + H_2O \rightleftarrows KHSiO_3 + KOH}

В растворе избыток ионов

\mathrm{OH^-}

.

Ответ: Гидролиз по аниону, среда щелочная, pH > 7.

Средний

Гидролиз сульфата никеля

Условие

Какая среда в растворе сульфата никеля(II) $\mathrm{NiSO_4}$ ? Запишите уравнения гидролиза.

Решение

$\mathrm{Ni(OH)_2}$ — нерастворимое, слабое основание; $\mathrm{H_2SO_4}$ — сильная кислота. Гидролиз по катиону:

\mathrm{Ni^{2+} + H_2O \rightleftarrows NiOH^+ + H^+}

Молекулярное уравнение удобнее писать для двух формульных единиц, чтобы сульфат-ион разделился без дробей:

\mathrm{2NiSO_4 + 2H_2O \rightleftarrows (NiOH)_2SO_4 + H_2SO_4}

Ответ: Гидролиз по катиону, среда кислотная, pH < 7.

Сложный

Смешение двух растворов

Условие

Слили растворы хлорида железа(III) и карбоната калия. Выпал бурый осадок и пошёл газ. Объясните и запишите уравнение.

Решение

Ион $\mathrm{Fe^{3+}}$ при гидролизе даёт ионы $\mathrm{H^+}$ , ион $\mathrm{CO_3^{2-}}$ — ионы $\mathrm{OH^-}$ . При смешении они связываются в воду, оба гидролиза усиливают друг друга и идут до конца. Карбоната железа(III) не образуется — получаются гидроксид и угольная кислота, которая распадается на $\mathrm{CO_2}$ и воду:

\mathrm{2FeCl_3 + 3K_2CO_3 + 3H_2O \rightarrow 2Fe(OH)_3\downarrow + 3CO_2\uparrow + 6KCl}

Проверка: K — 6 и 6, Cl — 6 и 6, Fe — 2 и 2, C — 3 и 3, H — 6 и 6, O — 12 и 12.

Ответ: Совместный необратимый гидролиз: осадок Fe(OH)₃ и газ CO₂.

Типичные ошибки

Считают, что раствор любой соли нейтрален

Почему неверно

Нейтральны только растворы солей сильного основания и сильной кислоты. Сода, поташ, хлорид цинка, медный купорос меняют окраску индикаторов.

Как правильно

Каждый раз определяйте силу основания и кислоты, из которых «собрана» соль.

Гидролизуют ион сильного электролита

Почему неверно

Пишут, например, $\mathrm{Na^+ + H_2O \rightarrow NaOH + H^+}$ . Но $\mathrm{NaOH}$ — сильное основание, в растворе оно полностью на ионах, и $\mathrm{Na^+}$ ион $\mathrm{OH^-}$ не удерживает.

Как правильно

В уравнение гидролиза попадает только ион слабого электролита: в $\mathrm{Na_2CO_3}$ — карбонат-ион, в $\mathrm{ZnCl_2}$ — ион цинка.

Путают, какой ион копится, и ошибаются со средой

Почему неверно

Рассуждают «гидролиз по аниону — значит, анион кислоты, значит, среда кислотная». На деле анион забирает у воды $\mathrm{H^+}$ , и остаются $\mathrm{OH^-}$ .

Как правильно

Среду определяет сильный «родитель» соли: сильное основание — щелочная, сильная кислота — кислотная. Это же видно по правой части ионного уравнения.

Проверь себя

Ответь на вопросы — после каждого ответа появится пояснение.

Проверь себя по всему разделу

Задачи для тренировки

От простых к сложным. Подсказку, решение и ответ открывай, только когда попробовал сам.

База Задача 1

Определите, подвергается ли гидролизу нитрат калия $\mathrm{KNO_3}$ , и какова среда его раствора.

Подсказка

Найдите основание и кислоту, которыми образована соль, и оцените их силу.

Решение

$\mathrm{KNO_3}$ образован сильным основанием $\mathrm{KOH}$ и сильной кислотой $\mathrm{HNO_3}$ . Ни ион $\mathrm{K^+}$ , ни ион $\mathrm{NO_3^-}$ не связывают ионы воды, поэтому гидролиза нет. Среда нейтральная, pH = 7.

Ответ

Гидролизу не подвергается, среда нейтральная, pH = 7

База Задача 2

Какую окраску приобретёт лакмус в растворе хлорида алюминия $\mathrm{AlCl_3}$ ? Объясните.

Подсказка

Какой из ионов соли принадлежит слабому электролиту?

Решение

$\mathrm{AlCl_3}$ образован слабым основанием $\mathrm{Al(OH)_3}$ и сильной кислотой $\mathrm{HCl}$ — гидролиз по катиону:

\mathrm{Al^{3+} + H_2O \rightleftarrows AlOH^{2+} + H^+}

В растворе накапливаются ионы

\mathrm{H^+}

, среда кислотная, лакмус краснеет.

Ответ

Красную — гидролиз по катиону, среда кислотная

Средний Задача 3

Запишите сокращённое ионное и молекулярное уравнения гидролиза сульфита натрия $\mathrm{Na_2SO_3}$ (первая ступень). Укажите среду раствора.

Подсказка

Сернистая кислота $\mathrm{H_2SO_3}$ — слабая.

Решение

Соль образована сильным основанием $\mathrm{NaOH}$ и слабой кислотой $\mathrm{H_2SO_3}$ — гидролиз по аниону:

\mathrm{SO_3^{2-} + H_2O \rightleftarrows HSO_3^- + OH^-}

\mathrm{Na_2SO_3 + H_2O \rightleftarrows NaHSO_3 + NaOH}

Накапливаются ионы

\mathrm{OH^-}

, среда щелочная, pH > 7.

Ответ

SO₃²⁻ + H₂O ⇄ HSO₃⁻ + OH⁻; Na₂SO₃ + H₂O ⇄ NaHSO₃ + NaOH; среда щелочная

Средний Задача 4

В трёх пробирках без надписей — растворы $\mathrm{NaCl}$ , $\mathrm{K_2CO_3}$ и $\mathrm{CuSO_4}$ . Как различить их одним индикатором — лакмусом?

Решение

$\mathrm{NaCl}$ не гидролизуется — лакмус остаётся фиолетовым. $\mathrm{K_2CO_3}$ гидролизуется по аниону, среда щелочная — лакмус синеет. $\mathrm{CuSO_4}$ гидролизуется по катиону, среда кислотная — лакмус краснеет. (Раствор $\mathrm{CuSO_4}$ к тому же голубой.)

Ответ

Фиолетовый — NaCl, синий — K₂CO₃, красный — CuSO₄

Сложный Задача 5

Сульфид алюминия массой 15 г внесли в воду. Какой объём сероводорода (н. у.) выделится при полном гидролизе?

Подсказка

Сначала запишите уравнение необратимого гидролиза и найдите количество вещества соли.

Решение

Дано

$m(\mathrm{Al_2S_3}) = 15$ г

Найти

$V(\mathrm{H_2S})$ . $\mathrm{Al_2S_3 + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow}$ $M(\mathrm{Al_2S_3}) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot 32 = 150$ г/моль
$n = \dfrac{15}{150} = 0{,}1$ моль. По уравнению $n(\mathrm{H_2S}) = 3 \cdot 0{,}1 = 0{,}3$ моль
$V = 0{,}3 \cdot 22{,}4 = 6{,}72$ л

Ответ

6,72 л

Сложный Задача 6

Почему нельзя получить сульфид железа(III) $\mathrm{Fe_2S_3}$ обменной реакцией $\mathrm{FeCl_3}$ и $\mathrm{Na_2S}$ в водном растворе? Что выпадет в осадок? Запишите уравнение.

Подсказка

Сульфид железа(III) образован слабым основанием и слабой кислотой.

Решение

Катион $\mathrm{Fe^{3+}}$ гидролизуется в растворе, давая ионы $\mathrm{H^+}$ , анион $\mathrm{S^{2-}}$ — давая ионы $\mathrm{OH^-}$ . Они связываются в воду, и оба гидролиза идут до конца:

\mathrm{2FeCl_3 + 3Na_2S + 6H_2O \rightarrow 2Fe(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow + 6NaCl}

Выпадает бурый осадок гидроксида железа(III), выделяется сероводород. (На практике часть

\mathrm{Fe^{3+}}

ещё и окисляет сульфид-ион до серы, но в 9 классе достаточно этого уравнения.)

Ответ

Соль необратимо гидролизуется; осадок Fe(OH)₃, газ H₂S

Для родителя

Как объяснить за 5 минут. Возьмите краснокочанную капусту: её отвар — природный индикатор (в кислой среде красный, в щелочной зелёный). Капните в отвар раствор пищевой или кальцинированной соды — цвет уйдёт в сине-зелёный; поваренной соли — почти не изменится. Объясните: соду «собрали» из сильной щёлочи и слабой угольной кислоты, и сильная половина «побеждает». Вопросы для проверки понимания: 1) Почему раствор $\mathrm{NaCl}$ нейтрален, а $\mathrm{Na_2CO_3}$ — щелочной? 2) Какая среда у раствора $\mathrm{ZnCl_2}$ и почему? 3) Почему в таблице растворимости у $\mathrm{Al_2S_3}$ прочерк? На что обратить внимание. Ребёнок должен уверенно называть сильные кислоты и щёлочи — без этого тему не решить. Проверьте, что в ионном уравнении гидролиза совпадают заряды слева и справа.

Где в учебниках

Учебник	Параграф	Упражнения
Химия. 9 класс (Габриелян, Остроумов, Сладков)	§ 9	1, 2, 3, 4, 5, 6