Законы неорганической химии
Закон № 17
Индикаторы, среда и гидролиз (ОГЭ)
Amf = любой амфотерный элемент | Cat = любой катион | A = любой кислотный остаток
Щ = любой щелочной металл I группы | Hal2 = галоген (Cl, Br, I)
Oxi = окислитель | Red-Oxi = восстановленный окислитель
Red = восстановитель | Oxi-Red = окисленный восстановитель
Таблицы
Подробнее про гидролиз тут: https://www.journallabeq.ru/chem/atomlawstr/10/
Гидролиз - это химическая реакция с водой
1) Как понять, пойдет гидролиз ступенчато или сразу?
Этот тип гидролиза идет у солей, которые содержат только один слабый компонент (многозарядный катион металла или многоосновный анион).
Обычно гидролиз идет только по первой ступени.
Почему? На примере хлорид алюминия:
- В растворе появляется сильный электролит - соляная кислота. Протоны соляной кислоты сдвигают равновесие в сторону исходных веществ.
Смешиваем сухой хлорид алюминия с водой. Сначала протонов H+ или гидроксильных групп OH- нет и среда нейтральная. Хлорид алюминия распадается на Al3+ и Cl-. Затем ионы алюминия из воды H-OH забирают OH- группу, поскольку гидроксид алюминия слабое основание. Это прошла первая тупень гидролиза, в растворе появляются ионы Al(OH)2+. Тем временем, от воды H-OH остается H+, и поскольку HCl это сильная кислота и H+ с Cl- не соединяется. Скапливаются протоны H+ и среда становится кислой. И устанавливается химическое равновесие - скорости реакций гидролиз и диссоциации, то есть прямой и обратной - равны.
Вторая стадия теоретически: Al(OH)2+ надо забрать еще одну гидроксильную группу у воды чтобы превратиться в Al(OH)2+, но тогда среда станет еще более кислой, это уже слишком сильный сдвиг равновесия в системе, у ионов Al(OH)2+ не хватает на это энергии.
-------
Вот если забрать протоны из системы чем-нибудь, то гидролиз пойдет дальше. Например, можно добавить щелочь. Щелочь заберет протоны и гидролиз пойдет по следующей ступени. (в другой системе - добавить кислоту для забора гидроксильных групп)
Также можно нагреть раствор - тогда в системе будет больше энергии, она будет расшатана, и будет проще разрывать молекулы воды и даже такие слабые частицы как Al(OH)2+ справятся с этим.
Если сильно разбавить раствор, то протонов станет мало на единицу объема и гидролиз пойдет дальше. По сути - это избыток реагента воды.
---------
Индикаторы показывают характер среды.
Щелочь - среда щелочная (гидролиза нет, щелочь просто распадается в воде выделяя гидроксильные группы)
Кислота - среда кислая (гидролиза нет, кислота просто распадается в воде выделяя протоны)
Соль слабой кислоты и слабого основания - среда нейтральная (из воды катионы забирают OH-, анионы забирают H+)
Соль сильной кислоты и слабого основания - среда кислая (из воды катионы забирают OH-, остается H+)
Соль слабой кислоты и сильного основания - среда щелочная (из воды анионы забирают H+, остается OH-)
Соль сильной кислоты и сильного основания - среда нейтральная (никто ничего не забирает из воды)
---------------------
Как индикаторы показывают характер среды?
Индикаторы - это такие сложные органические соединения, которые меняют свой цвет в зависимости от среды. См. иллюстрацию.
Простейшие индикаторы - это ягодные соки (черника, смородина и др), можно их добавлять в воду с лимоном и в растор соды и смотреть что произойдет.
-------------
Теперь к практике.
Если дано задание - написать уравнение гидролиза, без пояснений - то пишем только первую ступень.
Первая ступень гидролиза:
молекулярное уравнение

полное ионное уравнение

сокращенное ионное уравнение

Если указано: написать все ступени, или длительное кипячение, большое разбавление - то пишем все ступени



Общая формула закона
-
Примеры
-
Исключения
Когда гидролиз идет сразу по всем ступеням
1) Если соль образована слабым основанием и слабой кислотой с близкими константами, её гидролиз идет по всем ступеням сразу.
1) Бинарные соединения - многие сульфиды, карбиды, нитриды - сразу бурно и необратимо разлагаются водой. (Al2S3; Li3N и др)

CaC2+ 2H2O= Ca(OH)2+ C2H2↑
Какие именно бинарные соединения гидролизуются нацело?
Нитриды и карбиды: щелочных и щелочно--земельных металлов (и карбид алюминия)
Сульфиды: щелочные и щелочноземельные металлы и аммоний - ступеньчато; трехвалентных катионов (Fe, Cr) - нацело; многие сульфиды вообще нерастворимы
2) Необратимо и сразу по всем ступеням гидролизуются соли, в составе которых есть слабые нерастворимые основания и слабые и/или летучие кислоты. Такие соединения могут существовать лишь в сухом виде, их не получить путем смешивания водных растворов других солей. В таблице растворимости будет на их месте прочерк - Например, карбонат железа 3 - прочерк.


3) Если продукт полного гидролиза сразу же разлагается.
Манганаты неустойчивы в воде:
3 K2MnO4 + 2 H2O = 2 KMnO4 + MnO2 + KOH
MgSO4 + H2O = (MgOH)2SO4 + H2SO4
K2Cr2O7 + H2O = K2CrO4 + H2CrO4
K2MnO4 + H2O = KMnO4 + MnO2 + KOH
Fe2(CO3)3 + H2O = Fe(OH)3 + CO2
(NH4)2SO4 + H2O = NH4OH + NH4HSO4