Гидролиз солей и органических веществ: теория для подготовки к ЕГЭ по химии

ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

Гидролиз соли – обменное взаимодействие ионов соли с молекулами воды, приводящее к образованию малодиссоциированных веществ и сопровождающееся изменением реакции (pH) среды. Суть гидролиза солей заключается в том, что происходит смещение равновесия диссоциации воды вследствие связывания одного из ее ионов с образованием малодиссоциированного или труднорастворимого вещества:

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

(существует равенство равновесных концентраций, где [H⁺] = [OH^-] = 10^-7моль/л)

100% pH < 7 pH = 7  pH > 7 100%

кислота щелочь

В результате гидролиза могут образовываться молекулы слабых кислот (H2SiO₃↓) и оснований (Al(OH)₃↓), анионы кислых солей (HCO₃^-) или катионы основных солей ((Zn(OH)⁺).

В большинстве случаев гидролиз является обратимым процессом. При повышении температуры и разбавлении гидролиз усиливается. Гидролиз идет по-разному в зависимости от силы кислоты и основания, образующих соль.

Поэтому гидролиз классифицируют по силе кислоты и основания, формирующих ее:

*α – степень диссоциации

ГИДРОЛИЗ СОЛИ, ОБРАЗОВАННОЙ ИЗ ОСТАТКА СИЛЬНОГО ОСНОВАНИЯ И СИЛЬНОЙ КИСЛОТЫ

ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ ПО АНИОНУ

В случае взаимодействия аниона растворенной соли с водой процесс называется гидролизом соли по аниону:

1)KNO₂ ↔ K⁺ + NO₂^- (диссоциация);

2)NO₂^- + H₂O ↔ HNO₂ + OH^- (гидролиз).

Диссоциация соли KNO₂ протекает полностью, а реакция гидролиза аниона NO₂^- в очень небольшой степени (для 0,1М – 0,0014%), однако этого оказывается достаточно, чтобы раствор стал щелочным (среди продуктов гидролиза присутствует ионOH^-).

Гидролизу подвергаются анионы только СЛАБЫХ кислот (в данном примере – нитрит - ионNO₂^-, отвечающий слабой азотистой кислотеHNO₂).

Степень протекания гидролиза увеличивается в ряду анионов:

F^-, NO₂^-, CH3COO^-, SO₃^2-, ClO^-, CN^-, CO₃^2-, PO₄^3-, S^2-, SiO₃^2-.

ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ ПО КАТИОНУ

В случае взаимодействия катиона растворенной соли с водой процесс называется гидролизом соли по катиону:

1) Ni(NO₃)₂ ↔ Ni²⁺ + 2NO₃^- (диссоциация);

2) Ni²⁺ + H₂O ↔ NiOH⁺ + H⁺ (гидролиз).

Диссоциация соли Ni(NO₃)₂ протекает нацело, гидролиз катиона Ni²⁺ - в очень мало степени (для 0,1М – 0,001%), но этого оказывается достаточно, чтобы среда стала кислотной (среди продуктов гидролиза присутствует ион H+).

Гидролизу подвергаются катионы только МАЛОРАСТВОРИМЫХ основных и амфотерных гидроксидов; а также катион аммония NH₄⁺. Катион металла, отщепляя от молекулы воды гидроксидный фрагмент, освобождает катион водорода H⁺ (точнее, катион гидроксония H₃O⁺).

Катион аммония в результате гидролиза образует слабое основание – гидрат аммиака и катион водорода (катион гидроксония):

NH₄⁺ + H₂O ↔ NH₃ · H₂O + H⁺.

Степень гидролиза катионов увеличивается в ряду:

Ni²⁺, La³⁺, Mn²⁺, NH₄⁺, Co²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Pb²⁺, Al³⁺, Sc³⁺, Cr³⁺, Fe³⁺

ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ ПО КАТИОНУ И АНИОНУ ОДНОВРЕМЕННО

Среда раствора определяется тем ионом соли, у которого степень гидролиза выше

(в большинстве случаев выше степень гидролиза катионов и среда раствора слабокислотная).

Пример меньшинства – преобладание степени гидролиза катионов и среда кислотная:

CuF₂ ↔ Cu²⁺ + 2F^-;

Cu²⁺ + H₂O ↔ CuOH⁺ + H⁺ (α = 0,068%)

F^- + H₂O ↔ HF + OH^- (α = 0,0012%).

То же самое наблюдается в растворах солей аммония – фторида аммония NH₄F (среда кислотная), ацетата аммонияCH₃COONH₄ (среда практически нейтральная из-за одинаковой степени гидролиза по катиону и по аниону) и цианида аммония NH₄CN (среда щелочная).

ГИДРОЛИЗ БИНАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Многие вещества, относящиеся к классу бинарных соединений и не являющиеся солями, НЕ МОГУТ СУЩЕСТВОВАТЬ В ВОДНОМ РАСТВОРЕ, поскольку подвергаются полному необратимому гидролизу – гидриды (H^-), нитриды (N^-3), сульфиды (S^2-), карбиды (C^-,C^4-), силициды (Si^4-), фосфиды (P^3-), ацетилениды (AgC ≡ CAg):

NaH + H₂O → NaOH + H₂↑;

Li₃N + 3H₂O → 3LiOH + NH₃↑;

Mg₃N₂ + 6H₂O → 3Mg(OH)₂↓ + 2NH₃↑;

K₂S + 2H₂O → 2KOH + H₂S↑;

Al₂S₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑;

CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂↑;

Al₄C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃↓ + 3CH₄↑;

Mg₂Si + 4H₂O→ 2Mg(OH)₂↓ + SiH₄;

Na₃P + 3H₂O → 3NaOH + PH₃↑.

Гидролиз бинарных соединений НЕметаллов ПРОТЕКАЕТ ПОЛНОСТЬЮ с образованием кислот (гидроксида аммония), содержащих неметаллы в соответствующих им степенях окисления:

PCl₅ + 4H₂O → 5HCl + H₃PO₄;

PCl₃ + 3H₂O(изб.) → H₃PO₃ + 3HCl;

SiBr₄ + (x+2)H₂O → 4HBr + SiO₂ · xH₂O↓;

BCl₃ + 3H₂O → 3HCl + B(OH)₃↓;

3SiF₄ + 3H₂O → H₂SiF₆ + H₂SiO₃;

SiS₂ + 3H₂O → H₂SiO₃ + 2H₂S↑;

IF₅ + 3H₂O → 5HF + HIO₃;

IF₇ + H₂O → 2HF + IOF₅;

NF₃ + 2H₂O → HNO₂ + 3HF;

Cl₃N + 4H₂O → NH₃ · H₂O + 3HClO.

Поскольку гидролиз бинарных соединений протекает необратимо, следует оберегать их от контакта с водой и влажным воздухом.

НЕОБРАТИМЫЙ ГИДРОЛИЗ

Необратимый гидролиз происходит, если при гидролизе выделяется газ, осадок или вода, т.е. вещества, которые при данных условиях не могут провзаимодействовать между собой. Необратимый гидролиз является химической реакцией, т.к. реагирующие вещества взаимодействуют практически полностью. Этому типу гидролиза подвержены соли, образованные слабым многовалентным (многокислотным) основанием и слабой многоосновной кислотой:

2AlCl₃ + 3K₂S + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑ + 6KCl;

2CrCl₃ + 3K₂CO₃ + 3H₂O → 2Cr(OH)₃↓ + 3CO₂↑ + 6KCl;

2Fe(NO₃)₃ + 3Na₂SO₃ + 3H₂O → 2Fe(OH)₃↓ + 3SO₂↑ + 6NaNO₃.

Исключения: при взаимодействии солей трехвалентного железа с сульфидами реализуется окислительно – восстановительная реакция:

2FeCl₃ + 3K₂S(изб) → 2FeS + S↓ + 6KCl;

2FeCl₃(изб) + K₂S → 2FeCl₂ + S↓ + 2KCl.

ГИДРОЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

1.Гидролиз хлорзамещенных соединений:

C₅H₁₁Cl + H₂O → C₅H₁₁OH + HCl

2.Гидролиз солей спиртов (алкоголятов):

C₂H₅ONa + H₂O → C₂H₅OH + NaOH

3.Гидролиз углеводов:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

глюкоза фруктоза

4.Гидролиз жиров:

O

//

H₂C – O – C – C₁₇H₃₅

O H₂C – OH O

// | //

HC – O – C – C₁₇H₃₅ + 3H₂O → HC – OH + 3C₁₇H₃₅ - C

O | \

// H₂C – OH OH

H₂C – O – C – C₁₇H₃₅

4.1.Кислотный гидролиз жиров:

O

//

H₂C – O – C – C₁₇H₃₅

O H₂C – OH O

// | //

HC – O – C – C₁₇H₃₅ + 3NaOH → HC – OH + 3C₁₇H₃₅ - C

O | \

// H₂C – OH OK

H₂C – O – C – C₁₇H₃₅ (стеаратнатрия – мыло)

5.Гидролиз сложных эфиров:

O O

// //

H₃C – C + H₂O → H₃C – C + H₃C – CH₂ - OH

\ \

O – CH₂ – CH₃ OH

6.Кислотный гидролиз полисахаридов:

(C₆H₁₀O₅)n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

крахмал

целлюлоза

7.Гидролиз белков:

H₂C – C – NH – CH – C = O + H₂O → H₂C – C = O + H₃C – CH – C = O

| || | \ | \ | \

H₂N O CH₃ OH H₂N OH NH₂ OH

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/543827-gidroliz