Произведение растворимости

Произведение активностей ионов малорастворимого электролита, содержащихся в его насыщенном растворе, есть величина постоянная при данной температуре и называется произведением растворимости (ПР). Для вещества состава A_nB_m произведение растворимости вычисляется по формуле:

ПР = (a_A^z+)ⁿ · (a_B^x-)^m , где: a_A^z+ - коэффициент активности иона A^z+; a_B^x- - коэффициент активности иона B^x-.

Если электролит очень мало растворим, то ионная сила его насыщенного раствора близка к нулю, а коэффициенты активности ионов мало отличаются от единицы. В подобных случаях произведение активностей ионов в выражении для вычисления ПР можно заменить произведением их концентраций и формула расчета произведения растворимости для вещества состава A_nB_m может быть записана в виде:

ПР = [A^z+]ⁿ · [B^x-]^m , где:

[A^z+] - концентрация иона A^z+;

[B^x-] - концентрация иона B^x-.

Диссоциация воды. Водородный показатель.

Диссоциация воды - разложение воды на составляющие химические элементы, иногда происходящая с созданием новых элементов, изначально в разлагаемом растворе не содержащихся, или содержащихся до начала разложения в меньшем количестве, чем после завершения процесса диссоциации.

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

Для удобства, концентрации [H⁺] и [HO^-] выражают в виде водородного показателя pH и гидроксильного показателя pOH. pH и pOH - это отрицательные десятичные логарифмы концентраций [H⁺] и [HO^-] соответственно: pH = -lg[H⁺] pOH = -lg[OH^-]

В зависимости от pH растворы делят на нейтральные, кислые и щелочные. При pH=7 раствор нейтральный, при pH<7 - кислый, при pH>7 - щелочной.

Гидролиз солей

Гидролизом называется взаимодействие вещества с водой, при котором составные части вещества соединяются с составными частями воды. Примером гидролиза может служить взаимодействие хлорида фосфора с водой. В результате этой реакции образуются фосфористая кислота и соляная кислота:

1. Гидролиз сульфата меди(II): CuSO₄ = Cu2+ + SO₄^2–

Соль образована катионом слабого основания (подчеркиваем) и анионом сильной кислоты. Гидролиз по катиону.

2. Пишем ионное уравнение гидролиза, определяем среду Cu²⁺ + H-OH  CuOH⁺ + H⁺;

образуется катион гидроксомеди(II) и ион водорода, среда кислая

2CuSO₄ + 2H₂O  (CuOH)₂SO₄ + H₂SO₄

1. Определяем тип гидролиза. Rb₃PO₄ = 3Rb⁺ + PO₄^3–

Рубидий – щелочной металл, его гидроксид сильное основание, фосфорная кислота, особенно по своей третьей стадии диссоциации, отвечающей образованию фосфатов – слабая кислота. Гидролиз по аниону.2. 2.Пишем ионное уравнение гидролиза, определяем среду PO₄^3– + H-OH  HPO₄^2– + OH^–

Продукты: гидрофосфат-ион и гидроксид-ион среда щелочная.

3. Составляем молекулярное уравнение. Rb₃PO₄ + H₂O  Rb₂HPO₄ + RbOH

Получили кислую соль – гидрофосфат рубидия.

1. Определяем тип гидролиза. Al(CH₃COO)₃ = Al³⁺ + 3CH₃COO^–

Соль слабого основания и слабой кислоты – совместный гидролиз.

2. Ионные уравнения гидролиза, среда. Al³⁺ + H-OH  AlOH²⁺ + H⁺; CH₃COO^– + H-OH  CH₃COOH + OH^–

Учитывая, что гидроксид алюминия очень слабое основание, предположим, что гидролиз по катиону будет протекать в большей степени, чем по аниону, следовательно, в растворе будет избыток ионов водорода и среда будет кислая.

Не стоит пытаться составлять здесь “суммарное" уравнение реакции. Обе реакции обратимы, никак друг с другом не связаны, и такое суммирование бессмысленно.

3. Составляем молекулярное уравнение. Al(CH₃COO)₃ + H₂O  AlOH(CH₃COO)₂ + CH₃COOH

Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) (реакции окисления-восстановления) происходят с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. При окислении веществ степень окисления элементов возрастает, при восстановлении - понижается.

натрий окисляется, а хлор восстанавливается. натрий — восстановитель, а хлор — окислитель.

СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ.

Уравнения О.В.Р. имеют очень сложный характер, и их составление представляет иногда трудную задачу. Рассмотрим метод электронного баланса, при котором учитывается:

-общее число электронов отдаваемых всеми восстановителями равно общему числу электронов, присоединяемых всеми окислителями;

-одинаковое число одноименных ионов в левой и правой частях уравнения;

-число молекул воды (в кислой среде) или ионов гидроксида (в щелочной среде), если в реакции участвуют атомы кислорода.

Составление уравнений О.В.Р. легче провести в несколько стадий:

1) установление формул исходных веществ и продуктов реакции;

2. определение степени окисления элементов в исходных веществах и продуктах реакции;

3) определение числа электронов отдаваемых восстановителем и принимаемых окислителем и коэффициентов при восстановителях и окислителях;

4) определение коэффициентов при всех исходных веществах и продуктах реакции, исходя из баланса атомов в левой и правой частях уравнения.

Составим уравнение реакции окисления сульфата железа (II) перманганатом калия в кислой среде. Так как реакция протекает в кислой среде, то в левой части уравнения кроме окислителя и восстановителя должна быть кислота. Продуктами реакции являются сульфаты марганца (II), калия, железа (III) и вода.

1. Запишем схему реакции без коэффициентов

KMnO₄ + FeSO₄ + H₂SO₄ = MnSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

2.  Определим степени окисления элементов, исходя из вышеприведенных правил

Как видно, С.О. меняется только у марганца и железа, у первого она понижается (восстановление), у второго – повышается (окисление).

3.   Определим число электронов, отдаваемых восстановителем FeSO₄ и принимаемых окислителем KMnO₄:

Как видно, Mn⁷⁺ принимает пять, а два иона Fe²⁺ отдают два электрона. Кратное число отдаваемых и принимаемых электронов равно 10. Отсюда легко найти коэффициенты перед окислителем и восстановителем в уравнении реакции

2КMnO₄ + 10FeSO₄ → 2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃

4. Подведем баланс всех атомов в левой и правой частях уравнения и определим коэффициенты при всех веществах. В левой части уравнения имеются два атома калия, поэтому для баланса по калию следует записать в правую часть уравнения молекулу сульфата калия. Для уравнивания групп в левую часть уравнения необходимо записать 8 молекул H₂SO₄, а для уравнивания водорода - 8 молекул воды:

2KMnO₄ + 10FeSO₄ + 8H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ +8H₂O

Число атомов кислорода в левой и правой частях уравнения одинаково, поэтому данное уравнение является законченным.