Гидролиз солей на ЕГЭ по химии: среда раствора и задание №21

Тема гидролиза постоянно связана с растворами, поэтому после теории полезно отдельно потренировать расчеты: массовую долю, разбавление и смешивание в задании 26 ЕГЭ по химии.

Коротко о главном (шпаргалка)

Гидролиз солей (в водных растворах)

Сегодня разбираем тему, которая пугает многих, но на самом деле проще, чем кажется. Гидролиз солей — это задание 21 в ЕГЭ, а значит, здесь можно и нужно набирать баллы. В этой статье мы разложим всё по полочкам: от простого определения до сложных примеров из реальных экзаменов.

Гидролизом солей называют взаимодействие ионов солей с водой, что приводит к образованию слабых электролитов.

Если коротко: реагируют с водой растворимые соли, у которых есть хотя бы один нестойкий ион. Если соль образована сильной кислотой и сильным основанием, реакции с водой не будет. По составу соли можно быстро определить, какой характер получится у раствора: кислый, щелочной или близкий к нейтральному.

Гидролиз солей — определение и суть процесса

Гидролизом солей называют…

Гидролиз солей — это взаимодействие ионов соли с молекулами воды. В результате образуется слабый электролит (кислота или основание) и меняется среда раствора — он становится кислым или щелочным. Соль вообще распадается на ионы потому, что в ней ионная связь: катион и анион удерживаются электростатически и легко разделяются полярными молекулами воды.

Почему соли подвергаются гидролизу

Составные части соли способны образовывать с протонами и гидроксид-ионами из воды малодиссоциирующие соединения. Это приводит к химической реакции, в ходе которой образуются новые вещества и изменяется кислотность раствора.

Секрет в самой воде. Она не просто жидкость, а участник реакции. Вода немного распадается на ионы: H₂O ⇄ H⁺ + OH⁻. Это равновесие очень чувствительное. Распадается только 1 молекула из 10 миллионов!

Когда мы растворяем соль, она тоже распадается на частицы. И если какая-то из этих частиц (катион или анион) способна связать частицу из воды в малодиссоциирующее соединение, равновесие нарушается. Возникает перекос: если частица соли связала H⁺ — в растворе накапливаются OH⁻, и pH становится щелочным. А если связала OH⁻ — накапливаются H⁺, и pH становится кислым.

Гидролиз под действием воды: что происходит на уровне ионов

Этот процесс состоит в том, что катионы или анионы соли взаимодействуют с протонами H⁺ или с гидроксид-ионами OH⁻ из молекулы воды. В результате образуется малодиссоциирующее соединение. Для большинства солей реакция обратима.

Простой лайфхак: такой ион ведет себя как сирота — он ищет, к кому примкнуть из воды. Положительный катион тянется к отрицательному OH⁻, а отрицательный анион — к положительному H⁺.

Какие соли подвергаются гидролизу, а какие — нет

Своим ученикам я часто объясняю так, что соль – это продукт взаимодействия кислоты и основания, а значит мы смотрим на «папу» и «маму» соли — которые её образовали.

Если вы пока путаете, где в формуле соль, а где кислота, основание или оксид, сначала быстро повторите классификацию неорганических веществ: после этого гидролиз читается намного легче. А чтобы не путать соли с молекулярными веществами в задании №4, полезно отдельно разобрать ионную кристаллическую решетку.

Этой реакции подвергаются растворимые соли, у которых есть хотя бы один «нестойкий родитель»:

• нестойкий катион (слабое основание);
• нестойкий анион (слабая кислота);
• оба нестойкие (слабое основание + слабая кислота).

В соли содержится нестойкий ион. А если мы рассмотрим хлорид аммония (NH₄Cl), то увидим, что он образован слабым основанием NH₃·H₂O и сильной кислотой HCl. Наблюдается гидролиз по катиону.

Соль растворима. Это означает, что она может распадаться на ионы. Нерастворимая соль не диссоциирует (не распадается) на ионы, и ионы воды не могут с ними прореагировать. Вода — такой активный растворитель отчасти благодаря своей структуре: между молекулами воды есть водородные связи, что делает её особенным веществом.

Какие соли не подвергаются гидролизу

Если соль образована сильной кислотой и сильным основанием, реакции с водой не будет. Частицы такой соли не взаимодействуют с водой, и pH остается нейтральным (= 7).

Примеры: NaCl (NaOH + HCl), KNO₃ (KOH + HNO₃), BaCl₂, Ca(NO₃)₂ и т.д.

Возьмем соль хлорида натрия (NaCl). Она образована сильным основанием и сильной кислотой, это значит, что её частицы не взаимодействуют с молекулами воды.

Пошаговый алгоритм: как быстро понять, будет гидролиз или нет

×

Быстрый алгоритм: раскладываем соль на катион и анион, определяем их «родителей» и проверяем, есть ли среди них слабый электролит.

Пример: NaCl — Na⁺ (NaOH сильное основание) + Cl⁻ ( HCl сильная кислота) → реакции с водой нет.

Пример: Na₂CO₃ — Na⁺ (NaOH сильное основание) + CO₃²⁻ (H₂CO₃ слабая кислота) → реакция с водой будет.

Типы гидролиза солей

Типы (виды) гидролиза солей — общая схема

Если реакция с водой протекает, нужно понять, какой именно ион нестойкий. Здесь нам снова помогают «родители».

Есть три основных типа:

• гидролиз по аниону;
• гидролиз по катиону;
• гидролиз по катиону и аниону.

×

Эта схема полезна как шпаргалка для задания 21: по составу соли сразу видно, какой тип гидролиза будет и какая среда получится в растворе.

Гидролиз по аниону

Он реализуется с солью, которая состоит из катиона сильного основания и аниона слабой кислоты. Анион соли образует с протонами H⁺ воды малодиссоциирующее соединение (кислоту).

Пример: ацетат натрия CH₃COONa.

Родители: NaOH (сильное основание) + CH₃COOH (слабая кислота).

Соль диссоциирует: CH₃COONa → Na⁺ + CH₃COO⁻. Анион CH₃COO⁻ тянет к себе H⁺ из воды, образуя уксусную кислоту. В растворе остаются свободные OH⁻.

CH₃COONa + H₂O ⇄ CH₃COOH + NaOH

CH₃COO⁻ + H₂O ⇄ CH₃COOH + OH⁻

Так как у нас в реакции образовались гидроксид-ионы OH⁻, то pH нашего раствора будет щелочным.

Индикатор лакмус в щелочной среде имеет синий цвет, фенолфталеин будет малиновым, а метиловый оранжевый — жёлтым.

Для многоосновных кислот этот процесс идет ступенчато. Но для ЕГЭ чаще всего достаточно первой ступени.

Na₂CO₃ (I ступень): CO₃²⁻ + H₂O ⇄ HCO₃⁻ + OH⁻

Гидролиз по катиону

Он реализуется с солью, которая состоит из катиона слабого основания и аниона сильной кислоты. Катион соли образует с гидроксид-ионом OH⁻ воды малодиссоциирующее соединение (основание).

Пример: хлорид аммония NH₄Cl.

Родители: NH₃·H₂O (слабое основание) + HCl (сильная кислота).

Соль диссоциирует: NH₄Cl → NH₄⁺ + Cl⁻. Катион NH₄⁺ тянет к себе OH⁻ из воды, образуя малодиссоциирующее основание (гидрат аммиака). В системе остаются свободные H⁺.

NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₃·H₂O + H⁺

Так как у нас в реакции образовались протоны H⁺, то pH нашего раствора будет кислым.

Индикатор лакмус в кислой среде имеет красный цвет, фенолфталеин будет бесцветным, а метиловый оранжевый — розовым.

Для многозарядных катионов (Al³⁺, Fe³⁺) тоже есть ступени, но механизм тот же.

Если хотите отдельно разобрать реакции между солями с Al³⁺, Cr³⁺, Fe³⁺, карбонатами, сульфитами и сульфидами, посмотрите статью про совместный гидролиз.

FeCl₃ (I ступень): Fe³⁺ + H₂O ⇄ FeOH²⁺ + H⁺

Гидролиз по катиону и аниону

Он реализуется с солью, которая состоит из катиона слабого основания и аниона слабой кислоты. Анион соли образует с протонами H⁺ воды малодиссоциирующее соединение (кислоту), катион соли образует с гидроксид-ионом OH⁻ воды малодиссоциирующее соединение (основание).

Пример: ацетат аммония CH₃COONH₄.

Родители: NH₃·H₂O (слабое основание) + CH₃COOH (слабая кислота).

Оба иона нестойкие. Катион NH₄⁺ связывает OH⁻, а анион CH₃COO⁻ связывает H⁺.

CH₃COONH₄ + H₂O ⇄ NH₃·H₂O + CH₃COOH

NH₄⁺ + CH₃COO⁻ + H₂O ⇄ NH₃·H₂O + CH₃COOH

В таком случае сокращённое ионное уравнение записывают сразу для обоих ионов одновременно.

Характер растворов таких солей может быть нейтральным, слабокислым или слабощелочным. Это будет зависеть от констант диссоциации слабой кислоты и слабого основания. Но чаще всего pH близок к нейтральному.

В нейтральной среде индикатор лакмус имеет фиолетовый цвет, фенолфталеин будет бесцветным, а метиловый оранжевый — оранжевым.

Таблица-шпаргалка по типам гидролиза

Пошаговый алгоритм: как определить тип гидролиза у соли

Есть простой алгоритм, чтобы определить тип реакции с водой у данной соли:

1. Определить состав соли — указать, какими по силе являются основание и кислота.
2. Записать уравнение взаимодействия соли с водой.
3. Определить, что у нас образовалось: слабое основание или слабая кислота, или же всё вместе.

Если на этом шаге вы спотыкаетесь уже на названии вещества или кислотного остатка, загляните в статью Как называть вещества в химии: после неё распознавать соли в задании 21 заметно проще. 4. Записать уравнение взаимодействия соответствующего иона с водой. 5. Определить среду раствора соли по тому, что у нас образовалось: ион водорода или гидроксид-ион.

• Если реакция идёт по катиону (нестойкий катион) — pH кислый.
• Если реакция идёт по аниону (нестойкий анион) — pH щелочной.
• Если реакция не идёт или идёт и по катиону, и по аниону — pH нейтральный (в большинстве случаев).

Среда раствора при гидролизе (кислая, щелочная, нейтральная) и pH

Среда гидролиза солей: от чего зависит

Кислотность раствора зависит от состава соли. После реакции с водой в нём остаются свободные частицы H⁺ или OH⁻, и именно они определяют pH.

• сильное основание + слабая кислота = щелочной характер (pH > 7);
• слабое основание + сильная кислота = кислый характер (pH < 7);
• сильное + сильное = нейтральный характер (pH = 7);
• слабое + слабое = зависит от силы, часто близко к нейтральному.
  [ форма ] / 40 секунд

  Ищете профессионального репетитора?

  Запишитесь на бесплатное занятие: оставьте имя и Telegram, и я сам напишу вам, чтобы коротко обсудить подготовку к ЕГЭ по химии.

  Не заполняйте это поле

  [01] Имя [02] Telegram

  Согласен с политикой конфиденциальности Согласен на обработку персональных данных Согласен на рекламную рассылку

  Записаться на бесплатное занятие ->

pH гидролиза солей: качественно и что означает

pH показывает нам то, насколько кислый наш раствор. И отвечает за концентрацию протонов H⁺.

Если его значение маленькое (от 1 до 7), то в растворе много протонов H⁺. Именно они делают наш раствор кислым.

Если его значение больше 7, то в растворе много гидроксид-ионов OH⁻. Они делают pH щелочным.

Если значение pH равно 7, то содержание H⁺ и OH⁻ в растворе одинаковое. Это говорит нам о том, что раствор нейтральный.

Таблица «среда раствора соли»

Распределение веществ по шкале pH

×

По этой шкале удобно сравнивать растворы перед заданиями ЕГЭ: от сильнокислых веществ слева до сильнощелочных справа.

Как ей пользоваться на практике:

• сильные кислоты и гидросульфаты ищем в левой части шкалы;
• слабые кислоты и соли со слабым катионом будут ближе к кислой зоне;
• негидролизующиеся и нерастворимые соли держим около нейтральной области;
• соли со слабым анионом, аммиачные растворы и амины сдвигаются вправо, в щелочную область;
• если в задании нужно расположить вещества по возрастанию pH, просто идём по этой схеме слева направо.

Пошаговый алгоритм: как определить среду раствора у соли

1. Записать химическое уравнение взаимодействия соли с водой.
2. Написать сокращённое ионное уравнение.
3. Посмотреть, что образовалось: протон H⁺ или гидроксид-ион OH⁻.
4. Если H⁺ — pH кислый (< 7), если OH⁻ — pH щелочной (> 7). Если оба, то pH нейтральный (= 7).

Эта логика постоянно встречается в общей химии: pH, свойства растворов и задание 21 мы подробно разбираем в курсе по общей химии. А когда нужно уверенно узнавать сами соли, кислоты и основания в формулах, полезно параллельно идти по курсу по неорганике.

Мое видео с разбором темы

[ video ] / source

YouTube Rutube

Уравнения гидролиза солей — как записывать

Уравнение гидролиза: молекулярная форма, ионное и сокращённое ионное, стадии

Уравнения реакций с водой пишутся очень легко. В большинстве случаев это обратимые реакции. Однако, если в ходе реакции образуется осадок или газ, то эти реакции необратимы.

Молекулярное уравнение этой реакции отображает лишь то, что образовалось в ходе взаимодействия с водой. Сам механизм мы здесь не видим. Поэтому лучше всего уравнение реакции писать сокращённым ионным уравнением. Но чтобы не ошибиться в его написании, перед ним следует написать полное ионное уравнение.

Для нестойкого аниона общий шаблон такой:

Aⁿ⁻ + H₂O ⇄ HA⁽ⁿ⁻¹⁾⁻ + OH⁻

Для нестойкого катиона общий шаблон такой:

Meⁿ⁺ + H₂O ⇄ MeOH⁽ⁿ⁻¹⁾⁺ + H⁺

Стоит отметить, что этот процесс может быть многостадийным. К такому случаю относятся те соли, в составе которых находятся нестойкие ионы с зарядом по модулю больше единицы — многозарядные ионы (+2, +3, -2, -3 и т.д.).

Как пример рассмотрим гидролиз соли K₂S.

I ступень

K₂S + H₂O ⇄ KHS + KOH – молекулярное уравнение

S²⁻ + H₂O ⇄ HS⁻ + OH⁻ - сокращённое ионное уравнение

II ступень

KHS + H₂O ⇄ H₂S + KOH – молекулярное уравнение

HS⁻ + H₂O ⇄ H₂S + OH⁻ - сокращённое ионное уравнение

Частые ошибки при записи уравнений гидролиза

У учеников часто возникают ошибки при записи химических уравнений:

• запись многоступенчатого процесса одной реакцией;
• запись обратимой реакции там, где в продуктах есть осадок или газ.

Следует запомнить, что если видишь многозарядные ионы, то это многоступенчатый процесс.

Например, соль хлорида алюминия AlCl₃ при гидролизе не образует сразу Al(OH)₃. Образуются поэтапно промежуточные соединения — основные соли.

Если в таких примерах путаетесь в составе ионов и зарядах Al³⁺, Fe³⁺, CO₃²⁻ и PO₄³⁻, сначала повторите степень окисления: это сильно упрощает разбор солей и сокращённых ионных уравнений.

Гидролиз — процесс обратимый. Нужно писать «⇄» или «↔». Стрелку «→» ставим только для необратимого гидролиза.

Лайфхаки и дополнительные алгоритмы

// связь [ 3 канала ]

Нужен репетитор по химии и хотите быстро задать вопрос?

Напишите мне в Telegram, WhatsApp или VK: помогу сориентироваться по подготовке, занятиям и формату работы.

Telegram → WhatsApp → VK →

Наиболее распространённые ошибки

Запомните: в Na₂CO₃ реагирует с водой карбонат-ион, а не натрий. В реакцию вступает только нестойкий ион.

Для CO₃²⁻, PO₄³⁻, Al³⁺, Fe³⁺ гидролиз идет по стадиям. Но в большинстве заданий ЕГЭ достаточно первой ступени.

Задания №21 из ЕГЭ по химии

Разберем 4 примера 21 задания из ЕГЭ по данной теме, применив наши знания.

×

Перед разбором заданий держите в голове эту ось: она помогает быстро сравнивать растворы по кислотности и не путаться в порядке pH.

Пример 1

Решение:

Сульфат железа (III)

Эта соль образована малодиссоциирующим основанием (Fe(OH)₃) и сильной кислотой (H₂SO₄). Реакция идет по катиону:

Fe³⁺ + H₂O ⇄ FeOH²⁺ + H⁺

В результате образуются протоны H⁺, что делает pH раствора кислым (рН < 7).

Нитрат бария

Эта соль образована сильным основанием (Ba(OH)₂) и сильной кислотой (HNO₃). Частицы Ba²⁺ и NO₃⁻ не вступают в реакцию с водой, поэтому pH раствора будет нейтральным (рН = 7).

Сульфид натрия

Эта соль образована сильным основанием (NaOH) и слабой кислотой (H₂S). Реакция идет по аниону:

S²⁻ + H₂O ⇄ HS⁻ + OH⁻

В результате образуются OH⁻, что делает pH щелочным (рН > 7).

Азотная кислота

Это сильная кислота. В водном растворе она полностью распадается:

HNO₃ → H⁺ + NO₃⁻

Образуются протоны H⁺, значит будет сильнокислый pH (рН < 7).

Пример 2

Решение:

Муравьиная кислота

Эта кислота в водном растворе частично диссоциирует:

HCOOH ⇄ H⁺ + HCOO⁻

Образуются протоны H⁺, значит pH раствора кислый (рН < 7).

Сульфат аммония

Это соль, которая образована малодиссоциирующим основанием (NH₃·H₂O) и сильной кислотой (H₂SO₄). Реакция идет по катиону:

NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₃·H₂O + H⁺

В результате образуются протоны H⁺, что делает pH кислым (рН < 7).

Карбонат натрия

Это соль, образованная сильным основанием (NaOH) и слабой кислотой (H₂CO₃). Реакция идет по аниону:

CO₃²⁻ + H₂O ⇄ HCO₃⁻ + OH⁻

В результате образуются OH⁻, что делает pH щелочным (рН > 7).

Сульфат натрия

Эта соль образована сильным основанием (NaOH) и сильной кислотой (H₂SO₄). Её частицы не реагируют с водой. pH раствора нейтральный (рН = 7).

Сравнение муравьиной кислоты и сульфата аммония: так как муравьиная кислота уже сама по себе является кислотой и вода не нужна, чтобы образовывать протоны, то у неё будет более кислый pH.

Пример 3

Решение:

Перхлорат кальция.

Это соль, образованная сильным основанием (Ca(OH)₂) и сильной кислотой (HClO₄), и она не вступает в реакцию с водой. pH раствора нейтральный (рН = 7).

Гидроксид цезия

Это сильное растворимое основание (щелочь). В водном растворе полностью распадается:

CsOH → Cs⁺ + OH⁻

В растворе накапливаются OH⁻, поэтому pH раствора сильнощелочной (рН > 7).

Фосфат натрия.

Эта соль образована сильным основанием (NaOH) и слабой кислотой (H₃PO₄). Реакция идет по аниону:

PO₄³⁻ + H₂O ⇄ HPO₄²⁻ + OH⁻

В результате образуются OH⁻, что делает pH щелочным (рН > 7).

Соляная кислота.

Это сильная кислота, которая диссоциирует по уравнению:

HCl → H⁺ + Cl⁻

Видим, что накапливаются катионы водорода, значит среда сильнокислая.

Пример 4

Решение:

Бромид цинка.

Это соль, образованная малодиссоциирующим основанием (Zn(OH)₂) и сильной кислотой (HBr). Реакция идет по катиону:

Zn²⁺ + H₂O ⇄ ZnOH⁺ + H⁺

В результате образуются протоны H⁺, что делает pH кислым (рН < 7).

Сульфат лития.

Это соль, которая образована сильным основанием (LiOH) и сильной кислотой (H₂SO₄). Реакции с водой не будет. pH раствора нейтральный (рН = 7).

Гидрат аммиака

Это слабое основание. В водном растворе диссоциирует:

NH₃·OH ⇄ NH₄⁺ + OH⁻

В растворе накапливаются OH⁻, а значит pH раствора щелочной (рН > 7).

Гидрокарбонат натрия.

Это кислая соль. Гидрокарбонат-ион амфипротен, но в школьных задачах раствор NaHCO₃ рассматривают как слабощелочной, так как преобладает взаимодействие по аниону:

NaHCO₃ ⇄ Na⁺ + HCO₃⁻

HCO₃⁻ + H₂O ⇄ H₂CO₃ + OH⁻

В растворе накапливаются OH⁻, а значит pH раствора щелочной (рН > 7).

Сравнение гидрата аммиака и гидрокарбоната натрия: из-за того, что гидрат аммиака уже сам по себе является основанием, то его pH будет более щелочным, чем у кислой соли.

Часто задаваемые вопросы

Q: Что такое гидролиз солей? [ + ]

A:

Это химическая реакция взаимодействия ионов соли с молекулами воды, в результате образуются малодиссоциирующие соединения и изменяется pH раствора.

Q: Какие соли подвергаются гидролизу в воде? [ + ]

A:

Только те соли, в состав которых входит нестойкий ион, вступают в подобную реакцию.

Q: Какие бывают типы (виды) гидролиза солей? [ + ]

A:

Есть 3 типа гидролиза солей:

• по катиону;
• по аниону;
• по катиону и аниону.

Q: Какая среда раствора получается при гидролизе солей? [ + ]

A:

При реакции по катиону в растворе образуются протоны H⁺, что делает pH кислым. При реакции по аниону в растворе образуются гидроксид-ионы, поэтому pH становится щелочным. Если в реакции участвуют катион и анион, то pH будет нейтральным или близким к нейтральному.

Q: Как быстро понять по формуле соли: будет гидролиз или нет? [ + ]

A:

Соль должна быть растворимой. Если хотя бы один из ионов соли является нестойким, то реакция с водой будет.

Q: Как определить среду раствора соли (кислая / щелочная / нейтральная)? [ + ]

A:

Если после составления сокращённого ионного уравнения образовались H⁺ — pH кислый. Если образовались OH⁻ — pH щелочной. Если реакции с водой нет, pH нейтральный.

Q: Какие соли не гидролизуются? [ + ]

A:

Соли сильной кислоты и сильного основания не вступают в реакцию с водой.

Q: Что такое полный гидролиз? [ + ]

A:

Это гидролиз по обоим ионам, часто необратимый.

Q: Что влияет на гидролиз? [ + ]

A:

Нагревание и разбавление усиливают эту реакцию.