Степень и константа гидролиза

Степень гидролиза (h) – доля вещества, подвергшаяся гидролизу (отношение числа молекул, подвергшихся гидролизу, к общему числу молекул):

.

Степень гидролиза зависит от:

1. константы диссоциации образующегося слабого электролита (чем слабее образующиеся кислота и/или основание, тем больше h),

2. температуры (h возрастает при увеличении температуры),

3. концентрации соли (h увеличивается при уменьшении концентрации соли, то есть при разбавлении),

4. кислотности среды (от pH раствора).

Константа гидролиза – константа равновесия обратимого процесса гидролиза:

KF + H₂O  HCN + KOH

(концентрация воды в выражение для константы гидролиза не входит, так как вода – растворитель, ее концентрацию можно считать величиной постоянной).

HF – слабая кислота, диссоциирует обратимо: HF  H⁺ + F ^–.

.

Подставляя эту величину в формулу для константы гидролиза, получаем

.

Константа гидролиза зависит от природы соли и от температуры, но не зависит от концентрации соли.

Для солей, образованных слабой кислотой (гидролиз по аниону),

.

Для солей, образованных слабым основанием (гидролиз по катиону),

.

Для солей, гидролизующихся и по катиону, и по аниону,

.

Чем слабее образующиеся кислота и/или основание, то есть, чем меньше их константа диссоциации, тем больше константа гидролиза, тем сильнее гидролизуется соль. Величина константы гидролиза возрастает также с увеличением температуры.

Ступенчатый гидролиз

Соли, образованные слабой двух- или многоосновной кислотой, гидролизуются ступенчато:

Na₂S + H₂O  NaHS + NaOH – 1-я ступень

,

NaHS + H₂O  H₂S + NaOH – 2-я ступень

.

К _гидр.1>К _гидр.2, то есть, по первой ступени гидролиз протекает в большей степени, чем по второй.

В результате гидролиза по первой ступени образуется щелочная среда, которая подавляет гидролиз по второй ступени.

Так же ступенчато гидролизуются соли слабых многокислотных оснований:

FeCl₃ + H₂O  FeOHCl₂ + HCl – 1-я ступень

,

FeOHCl₂ + H₂O  Fe(OH)₂Cl + HCl – 2-я ступень

,

Fe(OH)₂Cl + H₂O  Fe(OH)₃ + HCl – 3-я ступень

.

. Гидролиз протекает преимущественно по первой ступени.

Некоторые соли, образованные катионом слабого многокислотного основания и анионом слабой многоосновной кислоты, подвергаются полному необратимому гидролизу, разлагаются водой:

Al₂S₃ + 6H₂O  2Al(OH)₃  + 3H₂S.

Поэтому при сливании водных растворов сульфата алюминия и сульфида натрия в осадок выпадает гидроксид алюминия:

Al₂(SO₄)₃ + 3Na₂S + 6H₂O  2Al(OH)₃  + 3H₂S + 3Na ₂SO₄

2Al³⁺ + 3S^2– + 6H₂O  2Al(OH)₃  + 3H₂S.

Так как не существует соль карбонат железа (III), реакция между хлоридом железа (III) и карбонатом натрия протекает по уравнению:

2FeCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O  2Fe(OH)₃  + 3CO₂ + 6NaCl

2Fe³⁺ + 3CO₃^2– + 3H₂O  2Fe(OH)₃  + 3CO₂ .

Лабораторная работа № 7

ГИДРОЛИЗ

Опыт 1. Определение рН среды в растворах гидролизующихся солей

В три пробирки налейте по 1-2 мл растворов солей Na₂CO₃, Al₂(SO₄)₃ и NaCl. Стеклянной палочкой или пипеткой перенесите по одной капле каждого раствора на универсальную индикаторную бумагу. По прилагаемой к ней цветной шкале установите значение рН каждого раствора. (Водородный показатель рН = –lg H⁺; в кислых средах рН 7, в щелочных – рН 7, в нейтральных рН = 7).

Напишите уравнения реакций гидролиза солей по первой ступени в ионном и молекулярном виде.

Сделайте вывод, в растворах каких солей среда кислая, в каких щелочная. Какие соли гидролизу не подвергаются?

Опыт 2. Гидролиз кислых солей

На универсальную индикаторную бумагу нанесите по одной капле растворов Na₃РO₄, Na₂HРO₄ и NaH₂РO_4. Установите значение рН каждого раствора.

Составьте ионные и молекулярные уравнения реакций гидролиза.

Объясните различие в значениях рН этих растворов. Какие соли гидролизуются в большей степени: средние или кислые? Почему в растворе дигидрофосфата натрия среда кислая? Какова сила ортофосфорной кислоты? Как она диссоциирует в водном растворе?

Опыт 3. Влияние температуры на гидролиз

Налейте в пробирку 2-3 мл раствора ацетата натрия и добавьте 1-2 капли фенолфталеина. Нагрейте раствор до кипения. Обратите внимание на изменение окраски индикатора. Что наблюдается при охлаждении раствора?

Составьте ионное и молекулярное уравнения гидролиза.

Сделайте вывод, как изменяется рН раствора при нагревании? В каком направлении смещается равновесие процесса гидролиза при этом? Какой это процесс: экзотермический или эндотермический? Какое влияние на степень гидролиза оказывает повышение температуры?

Опыт 4. Полный гидролиз

А. Налейте в пробирку 2-3 мл раствора FeCl₃, добавьте раствор Na₂CO₃. Наблюдайте выделение пузырьков газа и образование осадка.

Составьте молекулярное и ионное уравнения реакции.

Б. Опыт проводите под тягой! Налейте в пробирку 2-3 мл раствора Al₂(SO₄)₃, добавьте раствор Na₂S. Наблюдайте образование осадка и газа с неприятным запахом.

Составьте молекулярное и ионное уравнения реакции.

Сделайте вывод, какие соли подвергаются полному необратимому гидролизу (разлагаются водой).

Вопросы для защиты лабораторных работ

«Приготовление растворов», «Электролитическая диссоциация.

Реакции обмена в растворах электролитов» и «Гидролиз»

1. Чему равно значение рН раствора, если:

А) концентрация ионов Н⁺ равна 10^-5, 10^-3,2, 10^-11,5 моль/л;

Б) концентрация ионов ОН^- равна 10^-5, 10^-3,2, 10^-11,5 моль/л;

В) концентрация NH₄OH равна 0,01 М, а степень диссоциации 0,01;

Г) концентрация СH₃СООH равна 0,2 М, а степень диссоциации 0,005?

2. В 2 литрах раствора содержится 11,2 г КОН. Какова молярность раствора?

В 5 литрах раствора содержится 2,45 г серной кислоты. Какова моль-эквивалентная концентрация (нормальность) раствора?

В 3 литрах раствора содержится 3,18 г Nа₂СО₃ . Какова молярная и моль-эквивалентная концентрации раствора?

3. Какова моль-эквивалентная концентрация раствора гидроксида бария, если на нейтрализацию 10 мл этого раствора пошло 7 мл 0,1 н. раствора НС1?

4. Как изменится степень электролитической диссоциации электролита при увеличении (уменьшении) температуры, при увеличении (уменьшении) его концентрации в растворе?

5. Как изменится значение константы электролитической диссоциации электролита при увеличении (уменьшении) температуры, при увеличении (уменьшении) его концентрации в растворе?

6. Какова кислотность среды (среда кислая, нейтральная или щелочная) в водном растворе соли Na₂CO₃ (KNO₃, KNO₂, FeCl₃, NH₄Cl, K₃PO₄, Ba(NO₃)₂, CuSO₄)?

7. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза соли Na₃PO₄ (FeCl₃), если к раствору прибавить кислоту (щелочь)?

8. Как изменится значение степени гидролиза соли при увеличении (уменьшении) температуры, при увеличении (уменьшении) ее концентрации в растворе?

9. Как изменится значение константы гидролиза соли при увеличении (уменьшении) температуры, при увеличении (уменьшении) ее концентрации в растворе?

10. Насыщенный при комнатной температуре раствор CdCO₃ объемом 3 литра содержит 3^.10^-6 молей соли. Вычислите ПР этой соли (степень диссоциации принять равной 1).

Насыщенный при комнатной температуре раствор соли АВ₂ объемом 2 литра содержит 2^.10^-4 молей соли. Вычислите ПР этой соли (степень диссоциации принять равной 1).

11. Вычислите растворимость BaSO₄, если ПР этой соли равно 10^-10.

12. Как окрашен лакмус (фенолфталеин, метиловый оранжевый) в кислой (нейтральной, щелочной) среде?

1) фиолетовый, 2) желтый, 3) оранжевый, 4) синий,

5) красный, 6) малиновый, 7) бесцветный.