CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4,

Cu2+ + 2OH– = Cu(OH)2↓.

Опыт 5. Учащиеся исходят из следующих представлений. При гидролизе соли может образоваться кислота. Кислоты взаимодействуют с металлами, стоящими в ряду активности до водорода, основными оксидами, нерастворимыми солями (если при этом образуется газ), нерастворимыми основаниями и амфотерными гидроксидами. Первые три случая рассмотрены выше (см. опыты 2–4), следовательно, можно предположить, что растворы солей, гидролизующихся по катиону, будут растворять основания и амфотерные гидроксиды. Продукт такого гидролиза – кислота – будет взаимодействовать с основаниями и амфотерными гидроксидами. Например, в растворе Al2(SO4)3 растворится основание Cu(OH)2, а в растворе FeCl3 растворится амфотерный гидроксид Al(OH)3:

Al2(SO4)3 + 2H2O <=>2AlOHSO4 + H2SO4,

H2SO4 + Cu(OH)2 = CuSO4 + 2H2O;

FeCl3 + H2O <=>FeOHCl2 + HCl,

3HCl + Al(OH)3 = AlCl3 + 3H2O.

Учащиеся проводят эти реакции, доказывая, что их гипотеза верна: Cu(OH)2 растворяется в растворе сульфата алюминия, а Al(OH)3 растворяется в растворе хлорида железа(III).

Можно показать такой «фокус». Нерастворимое основание Fe(OH)3 взаимодействует с раствором FeCl3, осадок растворяется:

FeCl3 + H2O <=>FeOHCl2 + HCl,

Fe(OH)3 + 2HCl = FeОНCl2 + 2H2O.

(Советуем учителю заранее подобрать нужные концентрации растворов, чтобы ожидаемые эффекты реакций, которые будут проводить учащиеся и сам учитель, наблюдались.)

Вывод. Если к раствору соли, подвергающейся гидролизу, добавить вещество, способное взаимодействовать с кислотами или щелочами, то это вещество взаимодействует с продуктами гидролиза – кислотами или щелочами.

Занятие № 8. Тема «Гидролиз солей»

Предлагаемая форма проведения проблемного эксперимента может быть осуществлена на уроке, в классе с углубленным изучением химии или на факультативном занятии.

Работу можно провести в парах учащихся, а обсуждение ведется в форме эвристической беседы. Возможно также выполнение эксперимента в группах, с последующей защитой каждого опыта.

Цель работы: изучение совместного гидролиза солей

Реактивы и оборудование: 20%-ые растворы: карбоната натрия, нитрата бария, сульфата алюминия, хлорида бария, хлорида алюминия, сульфата меди (II), хлорида железа(III); пробирки.

Ход работы: Учащиеся получают задание – выполнить 5 опытов.

Опыт 1. К раствору карбоната натрия добавить раствор нитрата бария. Описать наблюдаемые явления, объяснить их, написать уравнение происходящей реакции в молекулярной, полной и сокращенной ионных формах. Проанализировать полученные вещества.

Опыт 2. К раствору сульфата алюминия добавить раствор хлорида бария. Описать наблюдаемые явления, объяснить их, написать уравнение происходящей реакции в молекулярной, полной и сокращенной ионных формах. Проанализировать полученные вещества.

Опыт 3. К раствору карбоната натрия добавить раствор хлорида алюминия. Описать наблюдаемые явления, объяснить их, написать уравнение происходящей реакции в молекулярной, полной и сокращенной ионных формах. Проанализировать полученные вещества.

Опыт 4. К раствору сульфата меди (II) добавить раствор карбоната натрия. Описать наблюдаемые явления, объяснить их, написать уравнение происходящей реакции в молекулярной, полной и сокращенной ионных формах. Проанализировать полученные вещества.

Опыт 5. К раствору хлорида железа (III) добавить раствор карбоната натрия. Описать наблюдаемые явления, объяснить их, написать уравнение происходящей реакции в молекулярной, полной и сокращенной ионных формах. Проанализировать полученные вещества.

Обсуждение результатов эксперимента

Опыты 1 и 2. Первые два опыта не вызывают у детей удивления, это обычные обменные реакции. Учащиеся фиксируют выпадение осадков, записывают уравнения реакций в молекулярной, полной и сокращенной ионных формах.

Опыт 3. Смешав растворы хлорида алюминия и карбоната натрия, учащиеся наблюдают выделение газа и выпадение осадка. Если предположить, что идет реакция обмена, то газа быть не должно. Внесение в реакционный сосуд горящей лучины и ее угасание служит доказательством того, что образуется углекислый газ. Учащиеся полагают, что выпадающий осадок – карбонат алюминия. Чтобы определить состав осадка, они добавляют к промытому от исходного карбоната натрия осадку соляную кислоту. Газ при этом не образуется, осадок же растворяется. Если к осадку добавить раствор щелочи, то осадок тоже растворяется. Следовательно, осадок – гидроксид алюминия. В ходе дискуссии учащиеся приходят к объяснению этого процесса. Хлорид алюминия гидролизуется по катиону:

Al3+ + H2O <=>AlOH2+ + H+, (1)

AlOH2+ + H2O <=>Al(OH)2+ + H+.

Карбонат натрия гидролизуется по аниону:

CO32– + H2O <=>HCO3– + OH–. (2)

Ионы H+ и OH– связываются в молекулы воды, их концентрация понижается, равновесие реакций гидролиза (1) и (2) смещается в сторону продуктов реакций. Идут и последние ступени реакций гидролиза:

Al(OH)2+ + H2O <=>Al(OH)3↓ + H+,

HCO3– + H2O <=>OH– + H2CO3 (H2O + CO2).

Суммарное уравнение реакции совместного гидролиза имеет вид:

2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3↓ + 3CO2 + 6NaCl.

Опыт 4. Учащиеся приливают раствор карбоната натрия к раствору сульфата меди(II). После проведения опыта 3 их уже не удивляет выделение газа, не поддерживающего горение. Они предполагают, что осадок – CuCO3 или Сu(OH)2. В таблице растворимости кислот, солей и оснований в воде указано, что соединение CuCO3 в водном растворе не существует. Учащиеся делают вывод, что осадок – это гидроксид меди(II). Смущает только цвет осадка – бирюзовый. Учитель просит получить гидроксид меди(II) взаимодействием сульфата меди(II) и гидроксида натрия. Выпавший осадок имеет голубой цвет. Учащиеся предполагают, что осадок, полученный при взаимодействии растворов CuSO4 и Na2CO3, это основная соль (СuOH)2CO3. Однако учитель может показать образец гидроксокарбоната меди(II), который имеет зеленый цвет. Учащиеся делают вывод, что осадок, полученный при взаимодействии CuSO4 и Na2CO3, – это смесь голубого Сu(OH)2 и зеленого (СuOH)2CO3. Процесс можно описать следующими уравнениями реакций:

2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O = (СuOH)2CO3 + CO2 + 2Na2SO4,

CuSO4 + Na2CO3 + H2O = Сu(OH)2 ↓+ CO2 + Na2SO4.

Опыт 5. В реакции солей FeCl3 и Na2CO3 учащиеся наблюдают выпадение бурого осадка и выделение газа, не поддерживающего горение. Довольно быстро они делают вывод, что совместный гидролиз хлорида железа, гидролизующегося по катиону, и карбоната натрия, гидролизующегося по аниону, приводит к гидроксиду железа(III) и оксиду углерода(IV). Эти вещества являются продуктами последних ступеней гидролиза исходных солей: