Процессы, происходяшие при протекании гидролиза 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:
KD(CH3COOH) = 1,8 . 10-8; KD(HF) = 6,6 . 10-8; KD(CH2ClCOOH) = 1,4 . 10-3; KD(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:

CO32- + 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+ + H2 AgOH + H+, или в молекулярной форме:
AgNO3 + H2 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).