Hydroliza soli i reakcje jonowe – zadania maturalne z chemii

11
zadań: 27
poleceń: 15
poleceń otwartych z oceną: 1
lekcji interaktywnych

Reakcje jonowe i hydroliza soli w roztworach wodnych

Skala pH ze wskaźnikiem uniwersalnym — pH = −log[H⁺] — Skala pH ze wskaźnikiem uniwersalnym — *pH = −log[H⁺]*

### Hydroliza soli Hydroliza to reakcja jonów soli z cząsteczkami wody. Ulegają jej sole pochodzące od słabych kwasów lub słabych zasad. Istnieją dwa podstawowe typy hydrolizy w programie szkolnym: 1. **Hydroliza anionowa** (sole mocnych zasad i słabych kwasów, np. K₂CO₃, CH₃COONa). Anion (będący stosunkowo silną zasadą Brønsteda) reaguje z wodą, wiążąc proton i uwalniając jony OH⁻: CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻ Odczyn roztworu jest **zasadowy**. 2. **Hydroliza kationowa** (sole słabych zasad i mocnych kwasów, np. NH₄Cl, CuSO₄). Kation (będący kwasem Brønsteda) oddaje proton wodzie, uwalniając jony H₃O⁺ (lub w uproszczeniu H⁺): NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺ Odczyn roztworu jest **kwasowy**. Sole pochodzące od mocnego kwasu i mocnej zasady (np. NaCl, KNO₃) **nie ulegają hydrolizie**, więc ich roztwory mają odczyn **obojętny**. ### Reakcje strącania i Iloczyn rozpuszczalności (Kso) Reakcje w roztworach mogą prowadzić do powstania substancji trudno rozpuszczalnej (osadu). By osad zaczął się strącać, iloczyn stężeń jonów w roztworze musi przekroczyć wartość stałej zwanej **iloczynem rozpuszczalności**. Dla soli AmBn ⇌ mAⁿ⁺ + nB^(m-), iloczyn rozpuszczalności ma postać: Kso = [Aⁿ⁺]^m · [B^(m-)]ⁿ **Przykład:** Oblicz rozpuszczalność S dla PbCl₂ w wodzie, jeśli Kso = 1,6 · 10⁻⁵. Równanie: PbCl₂ ⇌ Pb²⁺ + 2Cl⁻ Stężenia: [Pb²⁺] = S, [Cl⁻] = 2S. Wyrażenie na Kso: Kso = [Pb²⁺] · [Cl⁻]² = S · (2S)² = 4S³ Podstawiamy: 4S³ = 1,6 · 10⁻⁵ ⇒ S³ = 4 · 10⁻⁶ ⇒ S ≈ 0,016 mol/dm³. ### Reakcje zobojętniania Zobojętnianie polega na reakcji jonów kwasowych i zasadowych. Równanie jonowe skrócone dla reakcji mocnego kwasu z mocną zasadą to po prostu: H⁺ + OH⁻ → H₂O W przypadku udziału słabego elektrolitu (np. CH₃COOH lub NH₃) nie rozpisujemy go na jony, gdyż w przeważającej mierze występuje w formie cząsteczkowej.

Zapamiętaj

Sole mocnego kwasu i mocnej zasady nie ulegają hydrolizie – odczyn ich roztworów to zawsze pH = 7.
Strącenie osadu zachodzi w momencie, gdy iloczyn aktualnych stężeń jonów jest większy niż wartość iloczynu rozpuszczalności Kso.
W skróconych równaniach jonowych nie umieszczamy słabych elektrolitów, osadów ani gazów w formie zjonizowanej (piszemy ich pełne cząsteczki).

Typowe błędy

Rozpisywanie słabych kwasów (np. H2S, HF, kwas octowy) i słabych zasad (np. NH3·H2O) na jony w równaniach jonowych skróconych.
Mylenie iloczynu rozpuszczalności z samą rozpuszczalnością. Kso to stała fizykochemiczna, a rozpuszczalność (S) to stężenie molowe w nasyconym roztworze.
Stosowanie jednokierunkowej strzałki (→) w równaniach hydrolizy zamiast strzałki dwukierunkowej (⇌) charakterystycznej dla reakcji odwracalnych.

Wymagania podstawy programowej

VII.3.1 Przewiduje odczyn roztworu soli i zapisuje równania hydrolizy w formie jonowej.
VII.3.2 Zapisuje równania reakcji zobojętniania i strącania w formie jonowej skróconej; interpretuje iloczyn rozpuszczalności.

Przykładowe zadania

Zadanie 1

Przygotowano wodne roztwory trzech soli: węglanu sodu, chlorku amonu oraz chlorku sodu. Stężenie molowe każdego z roztworów wynosiło 0,1 mol/dm³. Do każdej probówki dodano po kilka kropli uniwersalnego wskaźnika kwasowo-zasadowego.

1.1 Określ barwę uniwersalnego wskaźnika w roztworze węglanu sodu oraz napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji hydrolizy, która powoduje taki odczyn. (2 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: Barwa wskaźnika: niebieska (lub zielononiebieska). Równanie: CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻
Węglan sodu (Na₂CO₃) to sól mocnej zasady i słabego kwasu, hydrolizuje z wytworzeniem jonów OH⁻, co daje odczyn zasadowy i barwi wskaźnik na zielono/niebiesko.
1.2 Oceń prawdziwość podanych zdań dotyczących badanych roztworów. (1 pkt)
- 1. Roztwór chlorku amonu ma odczyn kwasowy ze względu na hydrolizę kationową. (P/F)
- 2. W roztworze chlorku sodu wskaźnik uniwersalny przyjmuje barwę czerwoną. (P/F)
- 3. Węglan sodu ulega hydrolizie anionowej. (P/F)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: 1 – P, 2 – F, 3 – P
Chlorek sodu nie ulega hydrolizie (odczyn obojętny). W roztworze NH₄Cl występuje nadmiar jonów H₃O⁺ (odczyn kwasowy).
1.3 Spośród badanych soli wskaż wzór tej, której roztwór ma odczyn obojętny: ___. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: chlorek sodu
NaCl to sól mocnego kwasu i mocnej zasady, nie ulega hydrolizie.

Zadanie 2

W temperaturze 25 °C iloczyn rozpuszczalności chromianu(VI) srebra (Kso) wynosi 4,0 · 10⁻¹².

2.1 Oblicz rozpuszczalność molową chromianu(VI) srebra w wodzie w temperaturze 25 °C. Wynik podaj z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku. (2 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: Ag₂CrO₄ ⇌ 2Ag⁺ + CrO₄²⁻. Niech S oznacza rozpuszczalność molową. Kso = [Ag⁺]²[CrO₄²⁻] = (2S)² · S = 4S³. 4S³ = 4,0 · 10⁻¹² ⇒ S³ = 1,0 · 10⁻¹² ⇒ S = 1,00 · 10⁻⁴ mol/dm³.
Wzór to Ag₂CrO₄, dysocjuje na 2 Ag⁺ i 1 CrO₄²⁻. Kso = [Ag⁺]²[CrO₄²⁻] = (2S)² * S = 4S³. Zatem 4S³ = 4,0*10⁻¹², S³ = 10⁻¹², S = 10⁻⁴.
2.2 Warunkiem wytrącenia się osadu soli trudno rozpuszczalnej z roztworu jest: (1 pkt)
- A. fakt, że iloczyn stężeń jonów podniesionych do odpowiednich potęg jest większy niż wartość iloczynu rozpuszczalności Kso.
- B. przekroczenie stężenia 1 mol/dm³ przez roztwór soli.
- C. równość iloczynu stężeń jonów oraz wartości Kso.
- D. osiągnięcie przez wodny roztwór odczynu obojętnego.
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: A. fakt, że iloczyn stężeń jonów podniesionych do odpowiednich potęg jest większy niż wartość iloczynu rozpuszczalności Kso.
Osad zaczyna się wytrącać, gdy iloczyn aktualnych stężeń jonów przekroczy wartość iloczynu rozpuszczalności.
2.3 Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji wytrącania osadu chromianu(VI) srebra. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: 2Ag⁺ + CrO₄²⁻ → Ag₂CrO₄↓
W reakcji strącania zapisujemy po lewej stronie jony z roztworu, a po prawej osad stały. Używamy strzałki w jedną stronę (w ujęciu reakcji całkowitej wytrącania) lub zaznaczamy stan stały.

Ćwicz ten dział z oceną – Premium Załóż darmowe konto