- •Гидролиз солей
- •Гидролиз солей
- •Константа гидролиза хлорида меди (II) поIступени связана с к(осн)2поIIступени; константа же гидролиза данной соли поIIступени связана с константой диссоциации основания к(осн)1 поIступени.
- •Так как константа диссоциации основания по Iступени значительно выше (на несколько порядков), чем константа диссоциации основания поIIступени, то
- •Учитывая выражение (3), можем записать:
- •Отношение
- •Константа диссоциации h2co3 поIступени превышает константу диссоциацииHco3- на несколько порядков. Так как Ккисл1»Ккисл2, то Кг1 »Кг2.
- •В этом случае константа электролитической диссоциации при 25 0с:
- •Умножим и числитель и знаменатель на ионное произведение воды
- •Итак, в данном случае
- •Полученная основная соль Sb(oh)2ci при стоянии разлагается по схеме
- •Гидролиз солей
- •Примеры решения задач
- •Варианты контрольных заданий
- •Лабораторная работа «Гидролиз солей»
Полученная основная соль Sb(oh)2ci при стоянии разлагается по схеме
Sb(OH)2CI SbOCI + H2O
хлористый
антимонил
и гидролиз по третьей ступени не протекает.
Установившееся химическое равновесие можно сместить.
Внесение в рассматриваемую равновесную систему HCI растворяет осадок хлористого антимонила SbOCI и по принципу Ле-Шателье сдвигает равновесие влево, то есть в сторону образования ионов Sb3+. Добавление воды способствует усилению гидролиза, что сопровождается выпадением осадка SbOCI.
Введение в раствор сильного электролита, образующегося в результате гидролиза, уменьшает степень гидролиза соли. Наоборот, связывание какого-либо из веществ, образующихся при гидролизе, или введение воды усиливает гидролиз.
Однако известны случаи и полного (необратимого) гидролиза. Если вещество, образующееся в результате гидролиза, выпадает в осадок или улетучивается в виде газа, то это делает гидролиз необратимым.
Следовательно, когда продукты гидролиза уходят из реакции, гидролиз
протекает необратимо. Например:
AI2S3 + 6H2O 2AI(OH)3↓ + 2 H2S↑
Такого рода соли не могут существовать в растворе.
В общем виде гидролиз солей можно представить в виде сводной таблицы.
Гидролиз солей
Образующие соль |
Продукты гидролиза |
Реакция раствора, величина pH | |||
Основание |
Кислота |
Характерные катионы |
Характерные анионы | ||
1. Сильное |
Сильное |
Катионы щелочных и щелочноземельных металлов |
SO42-; NО3-; CI-; Br-; J-; CIO4-; MnO4- и др. |
- |
Нейтральная pH = 7 |
2. Сильное |
Слабое |
Катионы щелочных и щелочноземельных металлов |
CO32-; SO32-; S2-; PO43-; CN- и др. |
Кислые соли, содержащие ионы: HSO3-; HPO42-; H2PO4-
и т.д. |
Щелочная pH > 7 |
3. Слабое |
Сильное |
Cu2+; Fe3+; Zn2+; Mn2+; AI3+; Ni3+. |
SO42-; NО3-; CI-; Br-; J-; CIO4-; MnO4- и др. |
Основные соли, содержащие ионы: [Cu(OH)]+; [Fe(OH)]2+ и др. |
Кислая pH < 7 |
4. Слабое |
Слабое |
Cu2+; Fe3+; Zn2+; Mn2+; AI3+; Ni3+. |
CO32-; SO32-; S2-; PO43-; CN- и др. |
Основание и кислота |
Почти нейтральная pH ≈ 7 (зависит от соотношения Косн. и Ккисл.) |
Примеры решения задач
1. Вычислить степень гидролиза цианида калия при концентрации 0,1 и 0,001 г-экв/л, если константа диссоциации HCN = 7,2 * 10-10.
Решение
1) Запишем уравнение диссоциации HCN:
HCN H+ + CN-
KHCN =
2) Запишем уравнение гидролиза KCN в 3-х формулах:
а) молекулярной
KCN + H2O HCN + KOH;
б) ионно-молекулярной
K+ + CN- + H2O HCN + K+ + OH- ;
в) в краткой ионно-молекулярной форме
CN- + H2O HCN + OH- .
Подставляем данные значения в формулу определения степени гидролиза:
h = == 0.0118,
% = 0.0118100 = 1.18%; h = 1,18 .
Для с= 0,001 имеемh === 0.118
h = 0.118 100 = 11,8%.
2. Вычислить К гидролиза, h и pH 0,1 моль/л раствора CH3COONa.
Решение:
Запишем уравнение гидролиза CH3COONCI в 3-х формулах:
а) молекулярной
CH3COONa + H2O CH3COOH + NaOH;
б) ионно-молекулярной
CH3COO- + Na+ + H2O CH3COOH + Na+ + OH- ;
в) краткой ионно-молекулярной
CH3COO- + H2O CH3COOH + OH- .
Kг = ,
KCH3COOH = 1,74 10-5 ,
KH2O = 10-14 ,
Kг = = 5,710-10 ;
степень гидролиза h определяем по формуле
h = == 7,410-5 или h = 0,0076 %
[OH-]- = c h
[OH-] = 10-1 7,610-6 моль;
ионное произведение воды
[H+] [OH-] = KH2O ,
отсюда [H+] = ; pH = - Ig [H+],
отсюда pH = - Ig ≈ 6,88 .
3. Вычислить, чему равна константа гидролиза, h и pH 0,1 моль/л раствора фосфата натрия Na3PO4.
Решение:
Запишем уравнение гидролиза по 3-м ступеням в 3-х формах:
I ступень:
а) молекулярная
Na3PO4 + H2O Na2HPO4 + NaOH;
б) ионно-молекулярная
3Na+ + PO43- + H2O 2Na+ + (HPO4)2- + Na+ + OH- ;
в) краткая ионно-молекулярная
PO43- + H2O HPO42- + OH- .
II ступень:
а) молекулярная
Na2HPO4 + H2O NaH2PO4 + NaOH;
б) ионно-молекулярная
2Na+ + HPO42- + H2O Na+ + H2PO4 + Na+ + OH- ;
в) краткая ионно-молекулярная
HPO42- + H2O H2PO4- + OH- .
III ступень:
а) молекулярная
NaH2PO4 + H2O H3PO4 + Na+ + OH- ;
б) ионно-молекулярная
Na+ + H2PO4- + H2O H3PO4 + NaOH;
в) краткая ионно-молекулярная
H2PO4 + H2O H3PO4 + OH- .
Хотя ионы HPO42- и H2PO4- способны гидролизоваться, однако степени гидролиза ионов HPO42- и H2PO4- малы.
Второй и третьей стадией гидролиза можно пренебречь.
Тогда К гидролиза, h и pH раствора определяем для уравнения
PO43- + H2O HPO4 + OH-
Из табл. 2 имеем:
KH3PO4 = 7,6 10-3,
KH2PO4- = 6,2 10-8,
KHPO42- = 44 10-13,
Кг = === 0,023.
Для определения h воспользуемся формулой
h = == 0.377,или в процентах 37,7%.
Отсюда
[OH-] = ch = 0,10,377 = 3,7710-2,
pOH ≈ 1,42 ,
pH = 10 – 1,42 = 12,6 .
4. Как будет изменяться pH при растворении в воде солей CuCI2, Na2SO3, K2SO4 ?
1) Гидролиз соли CuCI2 проходит ступенчато (в основном по I ступени) по катиону Cu2+.
Первая ступень гидролиза в 3-х формах:
а) молекулярная
CuCI2 + H2O Cu(OH)CI + HCI;
б) ионно-молекулярная
Cu2+ + 2CI- + H2O (CuOH)+ + CI- + H+ + CI- ;
в) краткая ионно-молекулярная
Cu2+ + H2O (CuOH)+↓ + H+ .
2. Вторая ступень гидролиза практически не протекает:
а) молекулярная
Cu(OH)CI + H2O (CuOH)2↓ + HCI;
б) ионно-молекулярная
(CuOH)+ + CI- + H2O (CuOH)2↓ + H+ + CI- ;
в) краткая ионно-молекулярная
(CuOH)+ + H2O (CuOH)2↓ + H+ .
2) Гидролиз соли Na2SO3 гидролиз протекает по аниону.
I ступень гидролиза:
а) молекулярная
Na2SO3 + H2O NaHSO3 + NaOH;
б) ионно-молекулярная
2Na+ + SO32- + H2O Na+ + HSO3- + Na+ + OH- ;
в) краткая ионно-молекулярная
SO32- + H2O HSO3- + OH- .
II ступень гидролиза:
а) молекулярная
NaHSO3 + H2O H2SO3 + NaOH ;
б) ионно-молекулярная
Na+ + HSO3-+ H2O H2SO3 + Na+ + OH- ;
в) краткая ионно-молекулярная
HSO3-+ H2O H2SO3 + OH- .
3) Соль K2SO4 образована сильным основанием (КОН) и сильной кислотой (Na2SO4).
Гидролизу не подвергается, pH = 7.
5. Закончить уравнение реакции с учётом возможности необратимого гидролиза образуемых солей.
AI2(SO4)3 + Na2S + H2O ?
Гидролиз в данном случае идёт до конца, так как образуются осадок AI(OH)3 и газ H2S.
Уравнение гидролиза будет выглядеть следующим образом:
AI2(SO4)3 + 3Na2S + 6H2O 3Na2SO4 + 2AI(OH)3↓ + 3H2S↑
Вопросы и задачи
1. Написать ионно-молекулярные уравнения реакции гидролиза с указанием pH при растворении в воде следующих солей: сульфата цинка, нитрата калия, хлорида цезия, сульфата хрома (III).
2. Написать в ионно-молекулярной форме уравнения гидролиза следующих солей: K2S, K2CO3, Li2S, K3PO4, K2SO3.
3. Написать в молекулярной форме уравнение гидролиза гидросолей и определить pH среды их водных растворов: NaHSO3, NaHS, KHCO3, Na2HPO4, NaH2PO4.
4. Написать в молекулярно-ионной форме уравнение гидролиза солей и указать реакцию их водных растворов: ZnCI2, Cu(NO3)2, FeSO4, AICI3, CrCI3.
5. Написать молекулярно-ионные формы уравнений гидролиза (отдельно для катиона и аниона) и указать реакцию водных растворов солей: (NH4)2S, (NH4)2SO3, (NH4)3PO4, (NH4)2HPO4.
6. Написать молекулярно-ионные формы уравнений гидролиза и указать реакцию водных растворов солей:
а) NH4HS; б) NH4HSO3; в)NH4H2PO4.
7. Написать молекулярно-ионные формы уравнений гидролиза и указать реакцию водных растворов солей:
а) AI(CH3COO)3; б) Fe(HCOO)3; в) Cu(CH3COO)3.
8. Написать в молекулярной и молекулярно-ионной форме уравнения реакций и объяснить механизм их протекания:
а)Fe2(SO4)3 + Na2CO3 + H2O ......
б)AICI3 + (NH4)2S + H2O ......
в) Cr2(SO4)3 + (NH4)2S + H2O ......
9. Написать в молекулярной и молекулярно-ионной форме уравнения реакций и объяснить механизм их протекания:
а) AICI3 + CH3COONa + H2O AI(OH) (CH3COO)2 + ......
б)CuSO4 + Na2CO3 + H2O [Cu(OH)]2CO3 + ......
в) Na2SiO3 + NH4CI + H2O ......
10. Указать, не производя вычислений, в каком из растворов двух солей равной концентрации pH больше или меньше (см. табл. 2):
а) NaCIO4 и NaCIO ;
б) K2S и K2Se ;
в) Na2CO3 и NaHCO3 .
11. Указать, не производя вычислений, в каком из растворов двух солей равной концентрации pH больше или меньше (см. табл. 2).
а) CH3COONa и HCOONa ;
б) Na2CO3 и NaSO3 ;
в) HCOONa и HCOONH4 .
12. Охарактеризовать поведение в растворе следующих солей и указать реакцию их водных растворов: HCOOK, NH4Br, K2HPO4, Cu(NO3)2.
13. Раствор NaH2PO4 имеет слабо кислую, а раствор Na3PO4 имеет сильнощёлочную реакцию. Объяснить эти факты, подтвердить уравнениями.
14. При сливании водных растворов Cr(NO3)3 и Na2S образуется осадок Cr(OH)3 и выделяется газ. Составить молекулярное и ионно-молекулярное уравнение реакций.
15. Какие из перечисленных солей подвергаются гидролизу:
а) NaHCO3; б) NaCN; в) KNO3.
Написать молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза.
16. Вычислить константу гидролиза фторида калия, определить степень гидролиза этой соли в 0,01 М растворе и pH раствора.
17. Вычислить pH 0,02 раствора соды Na2CO3, учитывая только первую ступень гидролиза.
18. Сравнить степень гидролиза соли и pH среды в 0,1 М и 0,001 М растворах цинанида калия.
19. При 600С ионное произведение воды КH2O = 10-12. Считая, что константа диссоциации хлориноватистой кислоты не изменяется с температурой, определить pH 0,001Н раствора KOCI при 25 и 600С.
20. pH 0,1М раствора натриевой соли органической одноосновной кислоты равен 10.
Вычислить К диссоциации этой кислоты.
21. Исходя из значений К диссоциации соответствующих кислот и оснований, указать реакцию водных растворов следующих солей: NH4CN, NH4F, (NH4)2S.
22. Почему раствор NaHCO3 имеет слабощелочную среду, а NaHSO3 слабокислую реакцию? Ответ обосновать.
23. Вычислить константу гидролиза карбоната натрия, степень гидролиза соли в 0,1 М растворе и pH среды.
24. Вычислить константу гидролиза ортофосфата калия. Каков pH в 2,4 М растворе Na3PO4.Определить степень гидролиза.
25. Вычислить константу гидролиза ортофосфата калия. Каков pH в 3 Н растворе Na3PO4. Какова степень гидролиза?
26. Вычислить константу гидролиза сульфита натрия, степень гидролиза и pH 0,6 М раствора.
27. Вычислите pH 0,2 М раствора NaHCOO, если KHCOOH =1,710-4.
28. Оцените pH раствора, полученного растворением 0,001 г NH4CI в 10 л воды. KNH4OH = 1,810-5.
29. В чем состоит отличие реакций гидролиза AI(CH3COO)3 и AI2S3 ?
30. Объясните, почему при введении в раствор FeCI3 раствора соды в осадок выпадает не карбонат железа, а его гидроксид. Напишите уравнение процессов.
31. Составьте уравнение реакций, протекающих в водных растворах:
а)AICI3 + H2O
б) AICI3 + (NH4)2S + H2O
в) AICI3 + (NH4)2CO3 + H2O
32. Предполагают, что гидролиз буры протекает в 2 стадии:
B4O72- + 3H2O 2H3BO3 + 2BO2-
BO2- + 2H2O H3BO3 + OH-
Как рассчитать pH раствора буры известной концентрации ?
33. Вычислите pH раствора, в 5л которого содержится 20 г NH4CI, если KNH4OH = 1,810-5.
34. У какого раствора pH больше SnCI2 или SnCI4 (при одинаковых концентрациях)?
35. Отличается ли гидролиз AICI3 от AIF3? Ответ обосновать уравнениями.
36. Приведите возможные способы смещения равновесия реакций гидролиза вправо и влево.
37. Приготовлены растворы солей Na2CO3, FeCI3 и CuSO4. Напишите по-стадийно уравнения гидролиза. Как осуществить последнюю стадию гидролиза ?
38. Расположите соединения Na2CO3, NaHCO3 и NaOH в порядке увеличения pH их растворов одинаковой концентрации.
39. Напишите сокращенным молекулярно-ионным способом уравнения реакций гидролиза следующих солей:
FeCI3; 2) Fe2(SO4)3; 3) Fe(OH)CI2.
40. Напишите сокращённое молекулярно-ионное уравнение реакций гидролиза следующих солей:
1) NaNO3; 2) NH4NO2; 3) NH4NO3.
41. Напишите сокращённое молекулярно-ионное уравнение реакций гидролиза следующих солей:
1) Zn(NO3)2; 2) Cu(NO3)2; 3)Ca(NO2)2.
42. Напишите сокращённое молекулярно-ионное уравнение реакций гидролиза следующих солей:
Cu(CH3COO)2; 2) CuSO4; 3) Cu(OH)NO3.
Укажите реакцию среды.
43. Укажите способы смещения равновесия реакций гидролиза вправо:
CO32- + H2O HCO3- + OH-
HCO3- + H2O H2CO3 + OH-
44. Приготовлены растворы солей Na2CO3, FeCI3 и CuSO4. Напишите по-стадиям уравнения реакций их гидролиза. Как осуществить последнюю стадию гидролиза.
45. Какие соли железа гидролизуются сильнее: FeCI2 или FeCI3 и почему? Ответ обосновать.
46. Вычислите pH 0,1 М раствора NH4CI (KNH4OH= 1,8 10-5).
47. Раствор, содержащий в 1л 3,81 г тетрабората натрия Na2B4O7 10H2O (бура), имеет pH = 9,18. Напишите уравнение реакции гидролиза и вычислите константу первой стадии гидролиза, предполагая, что она обусловливает щёлочную среду раствора.
48. Вычислите константу диссоциации BeOH+
BeOH+ = Be2+ + OH-
исходя из того, что pH 2 10-2М раствора BeCI2 составляет 4,2.
49. Соли, образованные многоосновными кислотами и многокислотными основаниями, гидролизуются по ступеням. Докажите, что полная константа гидролиза равна произведению константы гидролиза всех ступеней гидролиза.
50. Вычислите pH 0,2 М раствора NaHCOO, если KNaHCOO = 1,7 * 10-4.
51. У какого раствора pH больше: SnCI2 или SnCI4 (при одинаковых концентрациях)?
52.Напишите сокращенное молекулярно-ионное уравнение реакций гидролиза следующих солей (если возможно):
NaCIO4, NH4CIO4, Na2S.
53. При каких условиях можно ожидать (теоретически) нейтральную реакцию среды раствора соли ?
54. Реакция среды водного раствора MgCI2 нейтральна. О чём это говорит?
55. Напишите сокращенное молекулярно-ионное уравнение реакций гидролиза следующих солей:
NaCH3COO, NH4CH3COO, Fe(OH)SO4.
56. Водные растворы HCI и FeCI3 показывают кислую среду. Это объясняется протеканием следующих процессов:
HCI + H2O = H2O+ +CI-
FeCI3 + 2H2O H3O+ + CI- + FeOHCI2
Укажите признаки сходства и различия этих процессов. Назовите процессы.
57. Разбавленные растворы LiJ и CsF нейтральны. По мере повышения концентрации раствор LiJ начинает показывать кислую реакцию, а раствор CsF - щёлочную. Как это объяснить ?
58. Предскажите реакцию среды (кислая или щёлочная) водных растворов Na3PO4, Na2HPO4 и NaH2PO4.
59. Напишите сокращенное молекулярно-ионное уравнение реакций гидролиза следующих солей:
Fе(NO3)3, Fe(OH)2NO3, Cu(NO3)2.
60. Определите pH 0,1 М раствора ортофосфата калия.