Соли, образованные слабой кислотой и слабым основанием

(CH₃COONH₄, (NH₄)₂CO₃, Al₂S₃ и др.)

Рассмотрим этот случай на примере соли CH₃COONH₄, в растворе которой каждый из ионов подвергается гидролизу:

CH₃COONH₄ ↔ NH₄⁺ + CH₃COO^-

NH₄⁺ + HOH ↔ NH₄OH + H⁺ и

CH₃COO^- + HOH↔ CH₃COOH + OH^-

Оба процесса усиливают друг друга за счет практически необратимого связывания ионов Н⁺ и ОН^- (Н⁺ + ОН^- ↔ Н₂О); одновременно протекает гидролиз и по катиону, и по аниону:

NH₄⁺ + CH₃COO^- + HOH ↔ NH₄OH + CH₃COOH

Если константы диссоциации основания и кислоты близки по значению, то реакция раствора остается практически нейтральной, если же они различаются на несколько порядков, то среда может быть слабокислой или слабощелочной – в зависимости от силы кислоты и основания.

Для определения реакции среды соли CH₃COONH₄ найдем в приложении значения констант диссоциации соответствующих слабого основания и слабой кислоты: К_Д(NH₄OH) = 1, 79∙ 10^-5, К_Д(СН₃СООН) = 1, 8∙ 10^-5. Так как К_Д(NH₄OH) = К_Д(СН₃СООН), то характер среды – нейтральный (рН = 7).

Так как гидролиз солей – процесс обратимый, то для его описания можно использовать принцип Ле-Шателье. Гидролиз солей можно усилить, то есть сместить химическое равновесие процесса гидролиза вправо:

1) разбавлением раствора соли (увеличением концентрации молекул воды);

2) нагреванием раствора, т.к. сам процесс гидролиза является эндотермическим. С повышением температуры увеличивается ионное произведение воды, а следовательно, увеличивается и концентрация ионов Н⁺ и ОН^-, что приводит к усилению гидролиза;

3) уменьшением концентрации продукта гидролиза (см. пример 8);

4) связыванием одного из продуктов гидролиза в труднорастворимое соединение или удалением одного из продуктов гидролиза (например, в виде газа) (см. пример 8).

Гидролиз можно подавить путем:

1) увеличения концентрации растворенного вещества;

2) охлаждения раствора;

3) введения в раствор одного из продуктов гидролиза (см. пример 8).

ПРИМЕР 8. Опишите поведение в воде соли Al(NO₃)₃ рассмотрите равновесие в ее растворе при добавлении следующих веществ: а) HNO₃, б) NaOH, и) K₂SO₃. Дайте мотивированный ответ на вопрос: в каких случаях гидролиз нитрата алюминия усилится? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей и укажите рН их растворов.

РЕШЕНИЕ. Al(NO₃)₃ – соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой, гидролизуется по катиону. Т.к Al³⁺ - многозарядный катион, имеет место ступенчатый гидролиз с преимущественным протеканием при обычных условиях по первой ступени:

Al³⁺ + HOH ↔ AlOH²⁺ + H⁺,

В растворе накапливаются ионы Н⁺, поэтому раствор имеет кислую среду (рН< 7).

Рассмотрим равновесие в растворе данной соли при добавлении:

А) HNO_3. При этом увеличивается концентрация ионов Н⁺ и равновесие смещается влево, т.е. гидролиз соли подавляется.

Б) NaOH. При этом ионы ОН^- будут связывать имеющиеся в растворе ионы Н⁺ в малодиссоциирующие молекулы воды (ОН^- + Н⁺ ↔ Н₂О) и равновесие гидролиза сместится вправо, в направлении образования продуктов гидролиза, т.е.гидролиз усилится.

В) K₂SO₃. При этом, вследствие гидролиза этой соли по аниону:

SO₃^2- + HOH ↔ HSO₃^- + OH^-

в растворе накапливаются ионы ОН^-, которые как в случае б), приведут к смещению равновесия гидролиза соли Al(NO₃)₃ вправо, т.е. к усилению ее гидролиза.

В этом случае наблюдается случай совместного гидролиза, с образованием конечных продуктов гидролиза обеих солей:

2Al(NO₃)₃ + 6H₂O + 3K₂SO₃ = 2Al(OH)₃ ↓ + 3H₂SO₃ + 6KNO₃

2Al³⁺ + 6HOH + 3SO₃^2- = 2Al(OH)₃↓ + 3H₂SO₃