Задание 21. Среда раствора

Статья

Не изучено

Кислотность среды

Раствор может быть нейтральным, кислым или щелочным. Кислотность среды характеризуется показателем кислотности (pH) и определяется по формуле pH = -lg[H⁺]. То есть, чем больше концентрация H⁺, тем pH меньше. pH изменяется в пределах от 0 до 14.

pH < 7 → среда раствора кислая
pH = 7 → среда раствора нейтральная
pH > 7 → среда раствора щелочная

Кислотность среды можно определить с помощью индикатора. Если поместить его в раствор, то цвет индикатора изменится в зависимости от кислотности раствора.

Приятного изучения статьи! Если хочешь подготовиться на 90+, то обязательно посмотри вот эти способы подготовки (жми, чтобы перейти на сайт и узнать подробнее) 💜

undefined

У раствора сильной кислоты среда будет сильнокислая. У раствора слабой кислоты – слабокислая. У раствора щелочи – сильнощелочная. У раствора NH₃ (NH₄OH) – слабощелочная. У нерастворимого гидроксида – нейтральная (он же нерастворим).

Если сравнивать слабую неорганическую кислоту и слабую органическую кислоту, то неорганическая кислота будет кислее.

Органическая трифторуксусная кислота сильная, но в этом задании она не попадалась.

Все это логично и обычно не вызывает вопросов. Вся суть этого задания в определении среды раствора соли. Когда соль помещается в водный раствор, она подвергается гидролизу (расщеплению водой) и тут уже есть много вариантов того, что может быть.

Соль состоит из катиона металла или NH₄⁺ и кислотного остатка и образуется в результате взаимодействия гидроксида и кислоты. Поэтому можно выделить 4 вида солей:

Соль образована сильным гидроксидом и сильной кислотой
Соль образована слабым гидроксидом и сильной кислотой
Соль образована сильным гидроксидом и слабой кислотой
Соль образована слабым гидроксидом и слабой кислотой

Каждый из типов солей будет гидролизовать по-своему, но об этом немного позже.

Для решения задания на гидролиз четко нужно знать сильные/слабые кислоты и гидроксиды:

Сильные кислоты: HCl, HBr, HI, H₂SO₄, HNO₃, HHalO₄, HHalO₃, HMnO₄, H₂Cr₂O₇, H₂CrO₄
Слабые кислоты: HF, H₂S, H₂SO₃, HNO₂, H₃PO₄, H₂CO₃, H₂SiO₃, HHalO₂, HHalO + все органические кислоты
Сильные гидроксиды: щелочи (гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов)
Слабые гидроксиды: все остальные гидроксиды

Сильный гидроксид + сильная кислота

Например, соль NaCl образована сильным гидроксидом NaOH и сильной кислотой HCl. Такие соли не гидролизуются. Если взаимодействия с водой нет, то логично, что pH остается нейтральным, pH = 7.

Слабый гидроксид + сильная кислота

Например, соль FeCl₂ образована слабым гидроксидом Fe(OH)₂ и сильной кислотой HCl. Уравнение ее гидролиза: FeCl₂ + H₂O ⇄ Fe(OH)₂ + HCl. Эта реакция обратима.

В результате гидролиза соль распадается на тот гидроксид и ту кислоту, которые ее образовали. Из-за того, что в результате гидролиза образуется сильная кислота, среда раствора становится слабокислой, pH < 7.

Сильный гидроксид + слабая кислота

Например, соль Na₂S образована сильным гидроксидом NaOH и слабой кислотой H₂S. Уравнение ее гидролиза: Na₂S + H₂O ⇄ NaOH + H₂S. Эта реакция обратима.

Из-за того, что в результате гидролиза образуется сильный гидроксид, среда раствора становится слабощелочной, pH > 7.

Слабый гидроксид + слабая кислота

Например, соль Al₂S₃ образована слабым гидроксидом Al(OH)₃ и слабой кислотой H₂S. Уравнение ее гидролиза: Al₂S₃ + H₂O → Al(OH)₃ + H₂S. Эта реакция необратима.

Из-за того, что ничего сильного не образуется, среда раствора остается нейтральной, pH = 7.

Тонкости

Если соль нерастворима, то она не гидролизуется. Поэтому в заданиях на гидролиз каждый раз надо проверять растворимость солей по таблице растворимости. На этом очень часто теряют баллы.

Кислые соли. Для кислых солей конкурируют два процесса: гидролиз и диссоциация кислотного остатка с образованием H⁺, который закисляет среду. Без табличных данных понять, какой процесс доминирует, невозможно. Поэтому из всех кислых солей на ЕГЭ встречаются только гидрокарбонаты, с которым надо работать так, будто это обычные соли.

Например: соль NaHCO₃ образована сильным гидроксидом NaOH и слабой кислотой H₂CO₃ → среда раствора слабощелочная.

В этом задании не надо будет сравнивать среды двух похожих солей. Например, Na₂S и Na₂SO₃ дают слабощелочную среду. Но без констант диссоциации невозможно сказать, чей раствор будет щелочнее. Такая же ситуация и с HF и FeCl₃ – оба вещества создают слабокислую среду, но без констант диссоциации снова нельзя сказать, кто будет кислее. В ЕГЭ такое не встречается, но в авторских заданиях попадается часто.

Соли серебра. Есть споры вокруг того, считать ли AgOH сильным гидроксидом. Поэтому на ЕГЭ соли серебра не встречаются.

Например, у AgNO₃ нейтральная среда.

Теоретически, в этом задании могут попасться и водные растворы органических оснований – аминов. Основность (в растворе) аминов увеличивается в ряду: трифениламин → дифениламин → анилин → аммиак → триметиламин → метиламин → диметиламин. На данном этапе можно запомнить это как данность (а можно и не запоминать), а более подробно об этом говорится в теме амины.

Гидролиз по катиону и аниону

Раньше (сейчас учить не обязательно) в этом задании еще спрашивали, по чему идет гидролиз: по катиону или по аниону. Принцип простой — когда мы разбирали соли, образованные сильным гидроксидом и сильной кислотой, гидролиз не шел совсем. У солей, образованных слабым гидроксидом и сильной кислотой, появляется слабый катион. Значит, гидролиз всегда идет по слабому иону.

Например, в FeCl₂ гидролиз идет по катиону. В Na₂S – по аниону. А в Al₂S₃ – и по катиону, и по аниону.