Цель: осуществить реакции гидролиза некоторых солей, изучить влияние состава солей и внешних условий на полноту их гидролиза.
Теория: гидролиз-процесс обратный нейтрализации. Состояние равновесия этой обратимой реакции выражается уравнением:
Из этого уравнения можно сделать ряд выводов:
- Реакция гидролиза происходит с поглощением тепла, следовательно согласно закона Вант-Гоффа, повышение температуры должно благоприятствовать гидролизу.
- Разбавление растворов, увеличение количества воды, тоже благоприятствует гидролизу, так как смещает равновесие влево, в сторону.
- При увеличении концентрации ионов водорода или гидроксид ионов в растворе, при введении в раствор кислоты или щелочи, равновесие должно сместиться вправо, в сторону обратной реакции.
Опыт 1. Гидролиз солей
Методика проведения эксперимента: в отдельные пробирки налить 1-2 мл растворов следующих солей: хлорида натрия, нитрата натрия, карбоната натрия, сульфида натрия, сульфата натрия, хлорида бария, хлорида цинка, сульфата алюминия. Определить pH растворов перечисленных солей с помощью универсальной индикаторной бумаги.
Видеофрагмент:
Признак реакции:
Опыт 2. Влияние температуры на гидролиз
Методика проведения эксперимента: налить в пробирку 3-4 мл раствора ацетата натрия и 1-2 капли раствора фенолфталеина. Нагреть раствор до кипения. Как изменится окраска раствора изменяется и почему.
Видео фрагмент:
Ацетат натрия – средняя соль, образованная сильным основанием – гидроксидом натрия (NaOH) и слабой кислотой – уксусной (CH3COOH).
Химизм процесса:
Уравнение гидролиза ацетата натрия:
CH3COONa ↔ Na+ + CH3COO— (диссоциация соли);
Na+ + CH3COO— + H2O ↔ Na+ + CH3COOH + OH— (полное ионное уравнение);
CH3COO— + H2O ↔ CH3COOH + OH— (сокращенное ионное уравнение);
CH3COONa+ H2O↔ CH3COOH +NaOH (молекулярное уравнение).
Процесс нагревания усиливает гидролиз.
Опыт 3. Совместный гидролиз
Смешать в пробирке 2-3 мл растворов сульфата алюминия и ацетата натрия. Нагреть до кипения. Нагреть до кипения. Охладить пробирку.
Уравнение гидролиза:
Al2(SO4)3 + 6CH3COONa + 2H2O → 3Na2SO4 + 2Al(OH)(CH3COO)2 + 2CH3COOH
Совместный гидролиз двух солей. Если в растворе присутствуют две соли, одна из которых гидролизуется по аниону, другая по катиону, то гидролиз обеих солей усиливается, протекает необратимо с образованием конечных продуктов (слабого основания и слабой кислоты). Растворы таких солей имеют среду, близкую к нейтральной (рН ≈ 7).
Опыт 4. Влияние разбавления на гидролиз
В пробирку налейте несколько капель раствора нитрата висмута. Раствор Bi(No3)3 постепенно разбавляйте дистиллированной водой. Выпадает осадок основной соли висмута
Этот фактор означает одновременное уменьшение концентрации всех частиц в растворе (не считая воды). В соответствии с принципом Ле Шателье, такое воздействие приводит к смещению равновесия в сторону реакции, идущей с увеличением числа частиц. Реакция гидролиза протекает (без учета воды!) с увеличением числа частиц. Следовательно при разбавлении равновесие смещается в сторону протекания этой реакции, вправо, степень гидролиза возрастает. К этому же выводу придем из рассмотрения константы гидролиза.
Опыт 5. Растворение цинка в процессе гидролиза
В пробирку с 3-4 мл раствора хлорида цинка опустить опустить кусочек цинка. Нагреть.
Хлорид цинка – средняя соль, образованная слабым основанием – гидроксидом цинка (Zn(OH)2) и сильной кислотой – соляной (хлороводородной) (HCl).
Опыт 6. Полный гидролиз (взаимный гидролиз)
В пробирку налить раствор сульфата меди и постепенно подливать к нему раствор соды до исчезновения синей окраски.
Гидролиз солей, образованных очень слабым основанием и слабой летучей или нерастворимой кислотой, протекает до конца по всем стадиям и является необратимым. Такие соли в растворах не существуют, так как полностью разлагаются водой с выпадением осадка и выделением газа. Полному гидролизу подвергаются, например, карбонаты, сульфиды и силикаты трехвалентных металлов (Al3+, Cr3+, Fe3+).
В результате взаимодействия сульфата меди (II) и водным раствором карбоната натрия происходит образование основной соли – гидроксокарбоната меди (I), средней соли – сульфата натрия и выделение углекислого газа. Молекулярное уравнение реакции имеет вид:
Запишем ионные уравнения, учитывая, что газы и вода на ионы не распадаются, т.е. не диссоциируют.
Выпадает осадок основной углемедной соли Cu2CO3(OH)2 -голубовато-зеленого цвета.