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 и в ионных уравнениях пишутся молекулой — сюда же по этому признаку относят кислоты «средней силы» (H2SO3, HF — см. точную трёхступенчатую шкалу ниже): H2CO3, H2S, H2SO3, HF, CH3COOH, NH3·H2O, вода.
NaCl → Na+ + Cl-; H₂SO₄ → 2H+ + SO₄2-. Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, и каждая ступень — отдельное уравнение:
I ступень: H₂CO₃ ⇌ H+ + HCO₃-
II ступень: HCO₃- ⇌ H+ + CO₃2-
Вторая идёт много слабее первой. Запись «в одну строку» через две стрелки — ошибка: суммарное
уравнение H₂CO₃ ⇌ 2H+ + CO₃2- не заменяет ступеней.
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.
Это половина задания 30: ошибка здесь ломает всё уравнение, даже если реакция угадана верно.
| Расписываем на ионы | Оставляем молекулой |
|---|---|
| сильные кислоты: HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄ | слабые кислоты: H₂CO₃, H₂S, H₂SO₃, HF, CH₃COOH, H₂SiO₃ |
| щёлочи: NaOH, KOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂ | нерастворимые основания: Cu(OH)₂, Fe(OH)₃, Mg(OH)₂ |
| растворимые соли | нерастворимые соли и всё, что выпадает в осадок ↓ |
| — | газы ↑, вода, оксиды, простые вещества, вся органика |
1. Написать молекулярное уравнение и расставить коэффициенты. 2. Проверить по таблице растворимости, что реакция вообще идёт. 3. Расписать на ионы всё растворимое и сильное — с учётом коэффициентов. 4. Вычеркнуть одинаковые ионы слева и справа. 5. Проверить, что заряды в сокращённом уравнении сходятся.
молекулярное: CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄
полное ионное: Cu2+ + SO₄2- + 2Na+ + 2OH- → Cu(OH)₂↓ + 2Na+ + SO₄2-
сокращённое: Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)₂↓
Гидроксид меди нерастворим — он и в полном ионном остаётся молекулой.
молекулярное: Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂↑
сокращённое: CO₃2- + 2H+ → H₂O + CO₂↑
Угольная кислота не существует как продукт — сразу пишем воду и газ. Так же ведут себя H₂SO₃ (→ SO₂↑ + H₂O) и NH₄OH (→ NH₃↑ + H₂O при нагревании).
Недостаток кислоты даёт не полное вытеснение, а кислую соль:
Na₂CO₃ + HCl → NaCl + NaHCO₃, сокращённое: CO₃2- + H+ → HCO₃-
Слово «избыток» или «недостаток» в условии — прямое указание, какой из двух вариантов писать.
Расписать осадок или газ на ионы. Всё, что покидает раствор, остаётся молекулой.
Забыть коэффициент при расписывании. 2NaOH — это 2Na+ + 2OH-, а не Na+ + OH-.
Расписать слабый электролит. Вода, CH₃COOH, NH₃·H₂O — всегда молекулой.
Не сойтись по зарядам. Сумма зарядов слева обязана равняться сумме справа: в Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)₂ это 0 = 0.
В первой паре образуется нерастворимый BaSO₄: ионы Ba2+ и SO₄2- уходят из раствора, сокращённое уравнение — Ba2+ + SO₄2- → BaSO₄↓. Во второй все четыре возможных продукта растворимы и сильно диссоциированы: в растворе остаётся та же смесь ионов, что и была, — связывать нечего, 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.
pH = −lg[H+]. Шкала логарифмическая: pH = 3 означает [H+] = 10-3 моль/л, а pH = 5 — уже 10-5, то есть в сто раз меньше. Каждая единица pH — это разница в 10 раз.
Если концентрация — круглая степень десятки, pH равен показателю без минуса: [H+] = 10-2 → pH = 2. В растворе сильной одноосновной кислоты [H+] равна концентрации самой кислоты: 0,01 М HCl → pH = 2. Для щелочей то же самое через pOH, а pH + pOH = 14: 0,001 М NaOH → pOH = 3 → pH = 11.
В задании 21 просят расставить растворы в порядке возрастания (или убывания) pH. Порядок такой:
| Что в растворе | pH | Примеры |
|---|---|---|
| сильная кислота | самый низкий | HCl, HNO₃, H₂SO₄ |
| слабая кислота | низкий, но выше | CH₃COOH, H₂S |
| соль сильного основания и слабой кислоты — гидролиз по катиону | чуть ниже 7 | NH₄Cl, ZnSO₄ |
| соль сильных основания и кислоты | 7 | NaCl, K₂SO₄ |
| соль слабой кислоты — гидролиз по аниону | чуть выше 7 | Na₂CO₃, CH₃COONa |
| слабое основание | высокий | NH₃·H₂O |
| щёлочь | самый высокий | NaOH, KOH |
0,1 М HCl и 0,1 М CH₃COOH — обе кислые, но у соляной pH ≈ 1, а у уксусной ≈ 3: слабая кислота диссоциирует лишь частично, ионов H+ даёт куда меньше. Тот же довод для NaOH против раствора аммиака.
Ещё одна ловушка — двухосновная кислота: 0,1 М H₂SO₄ даёт до 0,2 моль/л ионов H+, поэтому её pH ниже, чем у 0,1 М HCl.
CH₃COOH < NH₄Cl < NaCl < Na₂CO₃ < NaOH
Слабая кислота — самый кислый раствор из списка; хлорид аммония кислит слабее, потому что кислоту он даёт только через гидролиз; NaCl нейтрален; карбонат натрия гидролизуется по аниону и даёт щелочную среду; щёлочь — самый высокий pH.
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. | по обоим ионам | ≈ нейтральная | CH₃COONH₄, (NH₄)₂CO₃ |
| слаб. осн. (Al³⁺, Fe³⁺, Cr³⁺) + слаб. кисл. | необратимый | соли в растворе нет | Al₂S₃, Al₂(CO₃)₃ |
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+ с анионом CO₃2-, S2-, SO₃2-, SiO₃2-. Такая пара — верный признак: пиши осадок гидроксида и выделение газа, а не обменную реакцию.
⚠️ Список закрытый — только эти три катиона. Mg2+, Ca2+, Ba2+, Zn2+, Cu2+ сюда не входят: MgCO₃, ZnCO₃, CuS спокойно выпадают в осадок как обычные продукты обмена. Написать вместо MgCO₃↓ гидроксид с углекислым газом — потерянный балл.
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 Сейчас доступ бесплатный. Можно сначала решить три задачи без регистрации.