Задачи 50-52

50. Вычислить рН 0,01 н. уксусной кислоты, в котором степень диссоциации равна 0,042 .

51. Определить рН раствора, в 1 л которого содержится 0,1 г NaOH. Диссоциацию щелочи считать полной.

52. Во сколько раз концентрация ионов водорода в крови (рН=7,36) больше, чем в спинномозговой жидкости (рН = 7,53)?

15. Обменные реакции в растворах электролитов. Гидролиз воды

Сущность процессов, протекающих в растворах электролитов, наиболее полно выражается при записи их в форме ионно-молекулярных уравнений. В таких уравнениях слабые электролиты, малорастворимые соединения и газы записываются в молекулярной форме, а находящиеся в растворе сильные электролиты - в виде составляющих их ионов. Например, уравнения реакций нейтрализации сильных кислот сильными основаниями:

HClO + NaOH = NaClO + H O,

2HNO + Ca(OH) = Ca(NO ) + 2 H O

выражаются одним и тем же ионно-молекулярным уравнением:

Н⁺ + ОН⁺ = Н₂О,

из которого следует, то сущность этих процессов сводится к образованию из ионов водорода и гидроксид-ионов малодиссоциированного электролита - воды.

Из рассмотренных уравнений следует, что обменные реакции в растворах электролитов протекают в направлении связывания ионов, приводящего к образованию малорастворимых веществ (осадка или газов) или молекул слабых электролитов.

В тех случаях, когда малорастворимые вещества (или слабые электролиты) имеются как среди исходных веществ, так и продуктов реакции, равновесие смещается в сторону образования наименее растворимых или наименее диссоциированных веществ. Например, при нейтрализации слабой кислоты сильным основанием:

СН СООН + КОН = СН₃ СООК + Н О;

или СН₃ СООН + ОН^¯ = СН СОО^¯ + Н О.

в реакции участвуют два слабых электролита - слабая уксусная кислота и вода. При этом равновесие смещается в сторону образования более слабого электролита - воды, константа диссоциации которой (1,8* 10^-16) значительно меньше константы диссоциации уксусной кислоты (1,8* 10^-5). Однако до конца реакция протекать не будет, так как в растворе останется небольшое количество недиссоциированных молекул уксусной кислоты и гидроксид-ионов, а реакция раствора будет не нейтральной, а слабощелочной.

Аналогично при нейтрализации слабого основания сильной кислотой:

Zn(OH) + 2 HNO = Zn(NO ) + 2 H₂ O;

Zn(OH)₂ + 2 H⁺ = Zn²⁺+ 2 H O.

равновесие будет сильно смещено вправо, в сторону образования более слабого электролита (воды), но при достижении равновесия в растворе останется небольшое количество недиссоциированных молекул основания и ионов Н⁺; реакция раствора будет слабокислой.

Следовательно, реакции нейтрализации, в которых участвуют слабые кислоты или основания, являются обратимыми. Это означает, что при растворении в воде соли, в состав которой входит анион слабой кислоты или катион слабого основания, протекает процесс Гидролиза - обменного взаимодействия соли с водой, в результате которого образуется слабая кислота или слабое основание.

Если соль образована слабой кислотой и сильным основанием, то в результате гидролиза в растворе образуются гидроксид-ионы и он приобретает щелочную реакцию.

При гидролизе соли, образованной сильной кислотой и слабым основанием, гидролизу подвергается катион соли; при этом в растворе возрастает концентрация ионов водорода, и он приобретает кислую реакцию.

При взаимодействии с водой соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой, гидролизу подвергается как катион, так и анион соли

Pb(CH COO) + H O  Pb(OH)CH COO + CH COOH

параллельно протекают два процесса:

Pb + H OPbOH + H ;

CH COO + H O  CH COOH + OH .

В этом случае реакция раствора зависит от относительной силы кислоты и основания, образующих соль. Если К кислоты К основания, то катион и анион гидролизуются в равной степени и реакция раствора будет нейтральной.

Гидролиз соли, образованной слабой кислотой НА и сильным основанием, характеризуется константой гидролиза Кг:

Кг = = /

Здесь Кг воды - ионное произведение воды.

Последнее соотношение показывает, что чем слабее кислота, т.е. чем меньше константа ее диссоциации, тем больше константа гидролиза образованной ею соли.

Аналогично для соли слабого основания МОН и сильной кислоты

К г = /

Отсюда следует, что Кг тем больше, чем меньше Кг основания, т.е. чем слабее основание МОН.

Степенью гидролиза h называют долю электролита, подвергшуюся гидролизу. Она связана с константой гидролиза приближенным соотношением:

Кг = h × C

Из этого уравнения следует, что степень гидролиза данной соли тем больше, чем меньше ее концентрация или при разбавлении раствора гидролизующейся соли степень ее гидролиза возрастает.