Что происходит с веществом, когда оно попадает в воду, — и почему раствор соли бывает кислым.
Некоторые вещества в воде (или расплаве) распадаются на ионы и начинают проводить ток. Это электролиты. Те, что не распадаются (сахар, спирт), — неэлектролиты.
Диссоциируют полностью: сильные кислоты (HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4), щёлочи, растворимые соли.
Диссоциируют частично: слабые кислоты (H2CO3, H2S, H2SO3, HF, CH3COOH), NH3·H2O, вода.
NaCl → Na+ + Cl-; H₂SO₄ → 2H+ + SO₄2-. Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато: H₂CO₃ ⇌ H+ + HCO₃- ⇌ 2H+ + CO₃2-.
В растворе реагируют не вещества, а ионы. Поэтому реакции записывают в ионном виде: сильные электролиты — на ионы, слабые/осадки/газы/воду — в молекулярном.
молекулярное: NaOH + HCl → NaCl + H₂O
полное ионное: Na+ + OH- + H+ + Cl- → Na+ + Cl- + H₂O
сокращённое: H+ + OH- → H₂O
Суть нейтрализации — именно объединение H+ и OH- в воду.
Обмен идёт до конца, если образуется осадок ↓, газ ↑ или слабый электролит (вода). Иначе — реакции нет.
рН показывает концентрацию ионов H+. Чем их больше — тем кислее среда и тем меньше рН.
pH < 7, избыток H+. Растворы кислот.
pH = 7, [H+] = [OH-]. Чистая вода.
pH > 7, избыток OH-. Растворы щелочей.
| Индикатор | Кислая | Нейтральная | Щелочная |
|---|---|---|---|
| Лакмус | красный | фиолетовый | синий |
| Метилоранж | красный | оранжевый | жёлтый |
| Фенолфталеин | бесцветный | бесцветный | малиновый |
Он реагирует только на щелочную среду (становится малиновым). В кислой и нейтральной — бесцветный. Удобно для распознавания щелочей.
Соль — продукт кислоты и основания. В воде «слабый предок» тянет среду в свою сторону. Определяем среду по тому, из сильного или слабого получены катион и анион.
| Соль из… | Гидролиз | Среда | Пример |
|---|---|---|---|
| сильн. осн. + сильн. кисл. | нет | нейтральная (7) | NaCl, K₂SO₄ |
| сильн. осн. + слаб. кисл. | по аниону | щелочная (>7) | Na₂CO₃, K₂S |
| слаб. осн. + сильн. кисл. | по катиону | кислая (<7) | NH₄Cl, CuSO₄ |
| слаб. осн. + слаб. кисл. | полный | ≈ нейтр./необратимо | Al₂S₃ |
Гидролиз идёт по слабой части. Слабый анион (от слабой кислоты) → среда щелочная. Слабый катион (от слабого основания) → среда кислая. Оба сильные → гидролиза нет.
Na₂CO3 = сильное основание NaOH + слабая кислота H2CO3.
Гидролиз по аниону CO32- → накапливается OH- → среда щелочная, pH > 7.
CO₃2- + H₂O ⇌ HCO₃- + OH-
Если ион многозарядный, гидролиз протекает по ступеням, и практически всё определяется первой: вторая идёт настолько слабо, что её обычно не учитывают.
I ступень (основная):
CO₃2- + H₂O ⇌ HCO₃- + OH-
Na₂CO₃ + H₂O ⇌ NaHCO₃ + NaOH
II ступень (практически не идёт):
HCO₃- + H₂O ⇌ H₂CO₃ + OH-
Правило записи: в ионном уравнении гидролиза берём одну молекулу воды на одну ступень и получаем кислую (или основную) соль, а не сразу кислоту.
Писать сразу CO₃2- + 2H₂O → H₂CO₃ + 2OH- — неверно. Гидролиз по второй ступени в обычных условиях не идёт: накопившиеся ионы OH- его подавляют. Всегда записывай только первую ступень, если в задании не сказано иное.
Когда соль образована слабым основанием и слабой кислотой, тянуть среду некому — оба иона гидролизуются одновременно и усиливают друг друга. Реакция идёт до конца, соль в растворе просто не существует.
Ожидаемый продукт Al₂(CO₃)₃ — соль слабого основания и слабой кислоты. В растворе она мгновенно разлагается:
2Al3+ + 3CO₃2- + 3H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑
Признаки в пробирке сразу два: осадок гидроксида и газ. Именно поэтому карбонат алюминия нельзя получить в водном растворе.
| Не существуют в растворе | Что получается вместо них |
|---|---|
| Al₂(CO₃)₃, Fe₂(CO₃)₃, Cr₂(CO₃)₃ | Al(OH)₃↓ + CO₂↑ |
| Al₂S₃, Fe₂S₃, Cr₂S₃ | Al(OH)₃↓ + H₂S↑ |
| Al(NO₂)₃, силикаты Al и Fe(III) | гидроксид + соответствующая кислота/газ |
Ищи связку катион Al3+, Fe3+, Cr3+ (или Mg2+, Zn2+ реже) с анионом CO₃2-, S2-, SO₃2-, SiO₃2-. Такая пара — верный признак: пиши осадок гидроксида и выделение газа, а не обменную реакцию.
Нагревание — гидролиз эндотермичен, теплота гонит его вперёд. Разбавление водой — больше воды, больше реакция.
Добавление продукта: кислоты подавляют гидролиз по катиону, щёлочи — по аниону. Охлаждение и концентрирование раствора.
Чтобы раствор соли Fe3+ не мутнел от выпадающего Fe(OH)₃, в него добавляют немного кислоты: избыток H+ смещает равновесие гидролиза назад. Тот же приём используют, храня растворы солей меди и алюминия.
Мыло — это, например, стеарат натрия C₁₇H₃₅COONa: соль сильного основания NaOH и слабой карбоновой кислоты. Идёт гидролиз по аниону, накапливаются ионы OH- → среда щелочная. Отсюда и «скользкость» мыльного раствора, и то, что мыло разъедает шерсть и шёлк.
Деление на «сильные» и «слабые» электролиты не качественное, а количественное: за ним стоит конкретная величина.
| Тип электролита | α | Как записывают | Примеры |
|---|---|---|---|
| Сильные | > 30% | → (необратимо, полностью) | HCl, HNO₃, H₂SO₄, NaOH, KOH, все растворимые соли |
| Средней силы | 3–30% | ⇌ | H₃PO₄, H₂SO₃, HF |
| Слабые | < 3% | ⇌ (обратимо, частично) | H₂CO₃, H₂S, H₂SiO₃, CH₃COOH, NH₃·H₂O, H₂O |
Список сильных кислот короткий — выучи его, остальные слабые: HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄, HMnO₄. Сильные основания — щёлочи: гидроксиды щелочных металлов плюс Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂. Всё прочее — слабое.
Связь H–F очень прочная (она короткая), плюс молекулы связаны водородными связями — оторвать H+ трудно. Поэтому в ряду HF → HCl → HBr → HI сила кислот растёт, а HF оказывается слабой. Ту же логику спрашивают и про H₂S.
Степень диссоциации растёт при разбавлении раствора и при нагревании: молекулам легче разойтись, когда воды много.
| Индикатор | Кислая (pH < 7) | Нейтральная (pH = 7) | Щелочная (pH > 7) |
|---|---|---|---|
| Лакмус | красный | фиолетовый | синий |
| Метилоранж | розовый (красный) | оранжевый | жёлтый |
| Фенолфталеин | бесцветный | бесцветный | малиновый |
Фенолфталеин — единственный, кто в кислой и нейтральной среде одинаково бесцветен. Поэтому он не различает кислоту и воду, зато безошибочно ловит щёлочь: малиновый цвет = щелочная среда. Именно им проверяют гидролиз по аниону.
Возьми лакмус — он даёт три разных цвета: в HCl красный (кислая среда), в NaCl фиолетовый (гидролиза нет, нейтральная), в Na₂CO₃ синий (гидролиз по аниону, щелочная). Фенолфталеин здесь не годится: он не отличит NaCl от HCl — в обоих останется бесцветным.
Ответь мысленно, потом раскрой карточку.
Выпадает осадок BaSO4. Сокращённо: Ba2+ + SO₄2- → BaSO₄↓.
Слабое основание NH3·H2O + сильная кислота HCl → гидролиз по катиону → среда кислая, pH < 7.
KOH — щёлочь, среда щелочная → фенолфталеин малиновый.
Нет. Соль сильного основания (KOH) и сильной кислоты (HNO3) — среда нейтральная, pH = 7.
Орбита оценит уровень по каждой из 34 тем ЕГЭ и сама подберёт, что решать дальше. Первая диагностика — 12 задач, регистрация по логину, почту не спрашиваем.
Начать бесплатно