Гидролиз солей

Fe(OH)₂⁺ + H₂O → Fe(OH)₃ + H⁺

4) Учащиеся замечают изменение окраски раствора: из бесцветного раствор становится голубым, что явно свидетельствует о появлении в растворе ионов меди Cu²⁺. Но ведь ученикам известно, что средние соли не реагируют с основными оксидами.

Сульфат алюминия гидролизуется  по катиону:

Al³⁺ + H₂O ® AlOH²⁺ + H⁺

Al₂(SO₄)₃ + 2H₂O ® 2AlOHSO₄ + H₂SO₄

AlOH²⁺ + H₂O ® Al(OH)₂⁺ + H⁺

2AlOHSO₄ + 2H₂O ® (Al(OH)₂)₂SO₄ + H₂SO₄

Образующаяся серная кислота при нагревании взаимодействует  с оксидом меди(II). Ионы Cu²⁺ переходят в раствор и придают ему голубую окраску.

CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O

CuO + 2H⁺ → Cu²⁺ + H₂O

Учащиеся предлагают проанализировать раствор на содержание ионов Cu²⁺. Для этого прибавляют к фильтрату раствор щелочи, наблюдают выпадение голубого осадка:

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓+ Na₂SO₄

Cu²⁺ + 2OH^- → Cu(OH)₂↓

5) Учащиеся исходят из следующих представлений: при гидролизе может образоваться кислота. Кислоты в отличие от средних солей взаимодействуют с металлами, стоящими в ряду активности до водорода (соли же – с металлами, более активными, чем металл, входящий в состав соли); с основными оксидами; с нерастворимыми солями (если при этом образуется газ), с нерастворимыми основаниями и амфотерными гидроксидами. Первые три случая рассмотрены, следовательно, можно предположить, что растворы солей, гидролизующиеся по катиону, будут растворять основания и амфотерные гидроксиды, а также продукт гидролиза – кислота – будет взаимодействовать с основаниями и амфотерными гидроксидами.

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. Al(OH)₃ растворяется в растворе хлорида железа(III).

Можно даже показать и  такой  «фокус». Нерастворимый Fe(OH)₃ «взаимодействует» с раствором FeCl₃!

FeCl₃ + H₂O ® FeOHCl₂ + HCl

Fe(OH)₃ + 3HCl → FeCl₃ + 3H₂O

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

Вывод по работе: "Если к раствору соли, подвергающейся гидролизу, добавить вещество, способное взаимодействовать с кислотами или щелочами, то это вещество взаимодействует с продуктами гидролиза - кислотами или щелочами". Этот вывод дети у меня на уроках всегда делают самостоятельно.

III часть

Совместный гидролиз солей

Экспериментальная часть

Учитель предлагает учащимся

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

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

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

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

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

Формы проведения III части работы:

Можно организовать данную работу также как II часть, или же после выполнения ее экспериментальной части в парах провести фронтальную беседу.

Обсуждение  результатов эксперимента:

1, 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.

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 горящей лучины, и ее угасание служит доказательством, что этот газ – углекислый. Чтобы определить состав осадка, учащиеся, полагая, что это карбонат алюминия, добавляют к промытому от исходного карбоната натрия осадку соляную кислоту. Но газ при этом не образуется, осадок же растворился. 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:

CO₃^2- + H₂O ® HCO₃^- + OH^- (2)

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

4) Учащиеся приливают раствор карбоната натрия к раствору сульфата меди(II). После проведения опыта №3 их уже не удивляет выделение газа,    неподдерживающего горение. А вот осадок, предполагают они, CuCO₃ или Сu(OH)₂. Промытый от избытка Na₂CO₃ осадок при взаимодействии с соляной кислотой растворяется без выделения газа. Учащиеся делают вывод, что осадок – гидроксид меди(II). Только смущает их 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), он имеет зеленый цвет. Ученые делают вывод: осадок, полученный при взаимодействии CuSO₄ и Na₂CO₃, это смесь голубого Сu(OH)₂ и зеленого (СuOH)₂CO₃.

5) Учащиеся наблюдают выпадение бурого осадка и газа, не поддерживающего горение. Довольно быстро делают вывод, что совместный гидролиз хлорида железа, гидролизующегося по катиону, и карбоната натрия, гидролизующегося по аниону, приводят к гидроксиду железа (III) и оксиду углерода (IV), которые являются продуктами последних ступеней гидролиза исходных солей:

2FeCl₃   +   3Na₂CO₃   +    3H₂O   →   2Fe(OH)₃¯   +   3CO₂­   +   6NaCl

2Fe³⁺   +   3CO₃^2-   +3H₂O   →   2Fe(OH)₃¯   +   3CO₂­