Тема 5

Ионные равновесия. Гидролиз солей

Что проверяют по спецификации:

Электролиты, степень диссоциацииИонные уравненияВодородный показатель pHГидролиз солей

Суть за минуту

Электролиты в воде распадаются на ионы. Сильные (большинство солей, сильные кислоты и щёлочи) диссоциируют полностью, слабые — частично. Кислотность раствора выражают через pH. Соли, образованные слабой кислотой или слабым основанием, реагируют с водой — это гидролиз, он меняет среду раствора.

Объясняем просто

pH — это «шкала кислотности» от 0 до 14. 7 — нейтрально, меньше — кислая среда, больше — щелочная.

Как считать

pH=−lg⁡[H+]\text{pH}=-\lg[\text{H}^+]. Если [H+]=0,01=10−2[\text{H}^+]=0{,}01=10^{-2}, то pH = 2. Каждая единица pH — разница в 10 раз.

Гидролиз в одну строку

Соль «помнит», кто сильнее: сильная кислота + слабое основание (ZnCl2) → кислая среда; слабая кислота + сильное основание (Na2CO3) → щелочная; сильное + сильное (NaCl) → нейтральная.

Главные формулы

pH=−lg⁡[H+]\mathrm{pH}=-\lg[\mathrm{H^+}]
Водородный показатель
pH+pOH=14\mathrm{pH}+\mathrm{pOH}=14
При 25 °C
α=nдиссnобщ\alpha=\dfrac{n_{\text{дисс}}}{n_{\text{общ}}}
Степень диссоциации

Понятия и термины

Сильные кислоты
HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4
Щёлочи
Растворимые основания: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2
Гидролиз
Обменное взаимодействие ионов соли с водой
Сокращённое ионное уравнение
Показывает только ионы, которые реально реагируют

Разбор темы

Ионные реакции

Реакция обмена идёт до конца, если образуется осадок, газ или слабый электролит (вода).

Пример: Ba2+ + SO42− → BaSO4↓, H+ + OH− → H2O, CO32− + 2H+ → CO2↑ + H2O.

Гидролиз солей

Сильное основание + слабая кислота (Na2CO3, K2S, CH3COONa): гидролиз по аниону, среда щелочная, pH > 7.

Слабое основание + сильная кислота (NH4Cl, ZnCl2, CuSO4): гидролиз по катиону, среда кислая, pH < 7.

Сильное основание + сильная кислота (NaCl, KNO3, Na2SO4): гидролиза нет, pH = 7.

Слабое + слабое (Al2S3, (NH4)2CO3): глубокий или полный гидролиз.

Примеры задач с решением

Задача 1Найдите pH раствора HCl с концентрацией 0,01 моль/л и раствора NaOH с концентрацией 0,001 моль/л.
  1. HCl — сильная кислота: [H+]=0,01=10−2[\mathrm{H^+}]=0{,}01=10^{-2}, pH=2\mathrm{pH}=2.
  2. NaOH — щёлочь: [OH−]=10−3[\mathrm{OH^-}]=10^{-3}, pOH=3\mathrm{pOH}=3.
  3. pH=14−3=11\mathrm{pH}=14-3=11.
Ответ pH = 2 и pH = 11
Задача 2Какая среда в растворе Na2CO3? Запишите уравнение гидролиза.
  1. Соль образована сильным основанием NaOH и слабой кислотой H2CO3.
  2. Гидролиз по аниону: CO32− + H2O ⇌ HCO3− + OH−.
  3. Накапливаются ионы OH−.
Ответ Среда щелочная, pH > 7

Сложные задачи: шаг за шагом

Задача 1Смешали 100 мл 0,2 М HCl и 100 мл 0,1 М NaOH. Найдите pH полученного раствора.

Идея: Сначала нейтрализация (что в избытке?), потом концентрация избытка в общем объёме, потом pH.

  1. Шаг 1. Моли
    n(HCl)=0,1⋅0,2=0,02n(\text{HCl})=0{,}1\cdot0{,}2=0{,}02 моль; n(NaOH)=0,1⋅0,1=0,01n(\text{NaOH})=0{,}1\cdot0{,}1=0{,}01 моль.
  2. Шаг 2. Нейтрализация
    HCl + NaOH → NaCl + H2O: остаётся 0,02−0,01=0,010{,}02-0{,}01=0{,}01 моль HCl.
  3. Шаг 3. Концентрация
    Объём 0,1+0,1=0,20{,}1+0{,}1=0{,}2 л; [H+]=0,01/0,2=0,05[\text{H}^+]=0{,}01/0{,}2=0{,}05 моль/л.
  4. Шаг 4. pH
    pH=−lg⁡0,05=−(lg⁡5−2)=2−0,70=1,3\text{pH}=-\lg0{,}05=-(\lg5-2)=2-0{,}70=1{,}3.
Ответ pH ≈ 1,3

Частые ловушки на ЕНТ

  • Гидролиз идёт «по слабому»: по иону слабой кислоты или слабого основания. Среду задаёт сильный.
  • NaCl, KNO3, Na2SO4 не гидролизуются.
  • При разбавлении степень диссоциации слабого электролита растёт.

Запомнить

«Кто сильнее, тот и прав»: сильная кислота — среда кислая, сильное основание — щелочная.

Проверь себя

1. Какая среда в растворе NH4Cl?
  1. Кислая
  2. Щелочная
  3. Нейтральная
  4. Зависит от концентрации
Показать ответ

Кислая Слабое основание + сильная кислота.

2. pH раствора HCl 0,001 моль/л:
  1. 1
  2. 3
  3. 11
  4. 7
Показать ответ

3 [H⁺] = 10⁻³.

3. Какая соль не гидролизуется?
  1. Na2CO3
  2. KNO3
  3. ZnCl2
  4. K2S
Показать ответ

KNO3 Сильное основание и сильная кислота.

Связанные темы

3. Окислительно-восстановительные реакции. Электролиз8. Элементы 14 группы: углерод и кремний9. Элементы 15 группы: азот и фосфор

Узнай свой уровень: бесплатная диагностика ЕНТ