Практическая работа №2

Тема работы Вычисление pH в водных растворах кислот и оснований

Цель работы: научиться определять pH среды растворов сильных кислот и щелочей, применять закон Оствальда в расчетах по определению степени диссоциации и pH среды растворов слабых кислот и щелочей.

Количество часов: 2 ч.

Материальное обеспечение:

Краткий справочник физико-химических величин / Под редакцией К. П. Мищенко и А. А. Равделя, Л. : Химия, 1974. – 200 с.

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева.

Задание

Научиться решать типовые задачи:

1. Расчет pH среды растворов сильных кислот и щелочей.

2. Расчет степени диссоциации и pH среды растворов слабых кислот и щелочей.

Порядок выполнения работы

Примеры решения типовых задач

Задача №1.

Определите рН 0,01М раствора HCl.

Дано: (НСl)	Алгоритм решения 1. HCl=H++Cl- - сильный электролит Значит 2. рН= – lg[Н+]= – lg0,01 = – lg10-2=2
рH=?

Ответ: рН=2.

Задача №2.

Определите рН 0,01М раствора КОН.

Дано: (КОН) рH=?

Алгоритм решения. 1. КОН=К+ +ОH- - сильный электролит Значит 2. 10-2[Н+]=10-14 [Н+]= =10-12моль/л 3. рН=-lg[Н+]= -lg10-12=12

Ответ: рН=12.

Задача №3.

Определите рН 0,01М раствора уксусной кислоты CH₃COOH.

Дано: СМ=0,01 моль/л (СН3СООН)	Алгоритм решения. 1. CH3COOH⇄CH3COO-+H+ Поэтому для него применим закон Оствальда: или
α = ? рH=?

Откуда ;

2. [Н⁺]=С=410^-20,01=410^-4

3. рН= – lg[Н⁺]= – lg 410^-43,5

Ответ: рН=3,5.

Форма предоставления результата

Выполнение индивидуальных заданий по вариантам: решение задач по названной тематике.

Практическая работа №3

Тема работы Составление уравнений реакций гидролиза солей

Цель работы: научиться составлять уравнений реакций гидролиза солей определять характер среды (pH среды) растворов по этим.

Количество часов: 2 ч.

Материальное обеспечение:

Краткий справочник физико-химических величин / Под редакцией К. П. Мищенко и А. А. Равделя, Л. : Химия, 1974. – 200 с.

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, таблица растворимости.

Задание

1. Составление уравнений гидролиза солей

2. Определение характера среды растворов по уравнению гидролиза солей.

Порядок выполнения работы

Теоретическое введение и примеры решения типовых заданий

Химическое взаимодействие ионов соли с ионами воды, приводящее к образованию слабого электролита и сопровождающееся изменением рН раствора, называется гидролизом солей.

Любую соль можно представить как продукт взаимодействия кислоты и основания. Тип гидролиза соли зависит от природы основания и кислоты, образующих соль. Возможны 3 типа гидролиза солей.

Типы гидролиза солей

1. Гидролиз по аниону идет, если соль образована катионом сильного основания и анионом слабой кислоты (Na₂CO₃, K₂S, Na₃PO₄, CH₃COONa и пр.).

Пример 1. Соль СН₃СООNa образована сильным основанием NaOH и слабой одноосновной кислотой СН₃СООН. Гидролизу подвергается ион слабого электролита СН₃СОО^–.

Ионно-молекулярное уравнение гидролиза соли:

СН₃СОО^– + НОН  СН₃СООН + ОН^–

Ионы Н⁺ воды связываются с анионами СН₃СОО^– в слабый электролит СН₃СООН, ионы ОН^– накапливаются в растворе, создавая щелочную среду (рН>7).

Молекулярное уравнение гидролиза соли:

CH₃COONa + H₂O  CH₃COOH + NaOH

Гидролиз солей многоосновных кислот протекает по стадиям, образуя в качестве промежуточных продуктов кислые соли.

Пример 2. Составление уравнения гидролиза соли Na₂CO₃

Пример 3. Соль K₂S образована сильным основанием КОН и слабой двухосновной кислотой H₂S. Гидролиз этой соли протекает в две стадии.

1 стадия: S^2– + HOH  HS^– + OH^–

K₂S + H₂O  KHS + KOH

2 стадия: HS^-– + HOH  H₂S + OH^–

KHS + H₂O  H₂S + KOH

Реакция среды щелочная (pH>7), т.к. в растворе накапливаются ОН^–-ионы. Гидролиз соли идет тем сильнее, чем меньше константа диссоциации образующейся при гидролизе слабой кислоты. Таким образом, водные растворы солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой, характеризуются щелочной реакцией среды.

2. Гидролиз по катиону идет, если соль образована катионом слабого основания и анионом сильной кислоты (FeCl₃, CuSO₄, BiCl₃ и пр.).

Пример 4. Соль CuSO₄ образована слабым двухкислотным основанием Cu(OH)₂ и сильной кислотой H₂SO₄. Гидролиз идет по катиону Cu²⁺ и протекает в две стадии с образованием в качестве промежуточного продукта основной соли.

1 стадия: Cu²⁺ + HOH  CuOH⁺ + H⁺

2CuSO₄ + 2H₂O  (CuOH)₂SO₄ + H₂SO₄

2 стадия: CuOH⁺ + HOH  Cu(OH)₂ + H⁺

(CuOH)₂SO₄ + 2H₂O  2Cu(OH)₂ + H₂SO₄

Ионы водорода Н⁺ накапливаются в растворе, создавая кислую среду (рН<7). Чем меньше константа диссоциации образующегося при гидролизе основания, тем сильнее идет гидролиз.

Таким образом, водные растворы солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой, характеризуются кислой реакцией среды.

3. Гидролиз по катиону и аниону идет, если соль образована катионом слабого основания и анионом слабой кислоты.

Пример 5. Например, соль CH₃COONH₄ образована слабым основанием NH₄OH и слабой кислотой СН₃СООН. Гидролиз идет по катиону NH₄⁺ и аниону СН₃СОО^–:

NH₄⁺ + CH₃COO^– + HOH  NH₄OH + CH₃COOH

Водные растворы такого типа солей, в зависимости от степени диссоциации образующихся слабых электролитов имеют нейтральную, слабокислую или слабощелочную среду.

4. Соли, образованные катионами сильных оснований и анионами сильных кислот (NaCl, KNO₃, Na₂SO₄ и пр.), гидролизу не подвергаются, так как ни один из ионов соли не образует с ионами Н⁺ и ОН^– воды слабых электролитов. Водные растворы таких солей имеют нейтральную среду.

Форма предоставления результата

Выполнение индивидуальных заданий по вариантам: решение задач по названной тематике.