1010

4.ГидролизкакойсолипротекаеттолькопоуравнениюFe+3+HOH↔FeOH2++H+?

1)FeCl2;

2)Fe2S3;

3)FeCl3;

4)Fe(CH3COO)3.

5.Водный раствор какой из солей имеет щелочную среду?

1)CuCl2;

2)NH4NO3;

3)AlCl3;

4)NaNO2.

6.При растворении какой из перечисленных солей в воде реакция среды будет нейтральной?

1)Pb(NO3)2;

2)K2SO4;

3)CoSO4;

4)Cd(NO3)2.

7.В каком случае при сливании водных растворов солей происходит полный гидролиз продукта реакции?

1)CaCl2+Na2S+H2O↔…;

2)BiCl3+Na2SO4+H2O↔…;

3)Al(NO3)3+Na2CO3+H2O↔…;

4)NaNO3+K2S+H2O↔….

8.Для водных растворов следующих солей укажите реакцию среды:

а) NaNO2; 1) pH = 7; 2) pH > 7 ;3) pH < 7; 4) pH > 14. б) KCl ; 1) pH = 7; 2) pH > 7 ;3) pH < 7; 4) pH > 14. в) K2SiO3 ; 1) pH = 7; 2) pH > 7 ;3) pH < 7; 4) pH > 14. г) Cr2(SO4)3; 1)pH=7; 2)pH>7; 3)pH<7; 4)pH>14.

50

10.Добавление какого из приведенных веществ может уменьшить степень гидролиза карбоната натрия?

1)HCl;

2)H2O;

3)KCl;

4)NaOH.

11.Пригидролизекакойизперечисленныхсолейобразуетсякислаясоль?

1)ZnCl2;

2)NaNO2;

3)K2SO3;

4)Mg(NO3)2.

12.При какой температуре степень гидролиза раствора нитрата цинка будет наибольшей?

1)100 ºС;

2)50 ºС;

3)80 ºС;

4)5 ºС.

13.Степень гидролиза какого из перечисленных растворов солей при одинаковой температуре и концентрации будет наибольшей?

1)(NH4)2S;

2)K2CO3;

3)FeCl3;

4)ZnSO4.

14.Добавление какого вещества может увеличить степень гидролиза хлорида железа (III)?

1)HCl;

2)FeCl3;

3)H2O;

4)ZnCl2.

15.pH − это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов

1)гидроксила;

2)водорода;

3)металла;

4)кислотного остатка.

51

16.Водный раствор какой соли имеет pH < 7?

1)ZnCl2;

2)K3AsO4;

3)KI;

4)K2CO3.

17.ГидролизкакойсолипротекаетпоуравнениюAl+3+HOH↔AlOH2++H+?

1)AlOHSO4;

2)[Al(OH)2]2SO4;

3)Al2(SO4)3;

4)Al2S3.

18.Водный раствор какой соли имеет pH > 7?

1)Ni(NO3)2;

2)Ba(NO3)2;

3)Na3BO3;

4)(NH4)2SO4.

19.Добавление какого вещества может уменьшить степень гидролиза сульфида калия?

1)K2SO4;

2)KCl;

3)KOH;

4)HCl.

20.Гидролиз процесс обратимый, поэтому можно применять

1)принцип Ле Шателье;

2)правило Вант-Гоффа;

3)принцип Паули;

4)правило Клечковского.

21.Наиболее глубоко подвергаются гидролизу соли, образованные

1)сильным основанием и слабой кислотой;

2)слабым основанием и сильной кислотой;

3)слабым основанием и слабой кислотой;

4)сильным основанием и сильной кислотой.

52

22. Какие основания, с учетом степени электролитической диссоциации, образуют щелочные и щелочно-земельные металлы?

1)средней силы;

2)сильные;

3)слабые;

4)неэлектролиты.

24. Добавление какого вещества может увеличить степень гидролиза ацетата натрия?

1) NaOH;

2) CH3COONa;

3) HCl;

4) K2SO4.

25. Какие соли не подвергаются гидролизу?

1) образованные сильной кислотой и слабым основанием;

2) образованные слабой кислотой и сильным основанием;

3) образованные сильной кислотой и сильным основанием;

4) образованные слабой кислотой и слабым основанием.

Ответы на тест:

КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ

(Время на самостоятельную работу – 30 часов)

Большая часть реальных систем – строительные растворы, природные и сточные воды, смазочные материалы и т.п. – являются дисперсными системами. Дисперсная система – это гетерогенная система, состоящая как минимум из двух фаз, одна из которых в виде мельчайших частиц равномерно распределена в другой. Раздробленная фаза называется дисперсной фазой, а сплошная фаза − дисперси-

онной средой.

Коллоидными растворами, или золями, называются дисперсные системы, в которых дисперсионной средой является жидкость, а твердые частицы дисперсной фазы имеют размеры от 10-5 до 10-7 см.

Если взаимодействие между веществами дисперсной фазы и дисперсионной среды выражено сильно, золь называется лиофильным, если слабо, – лиофобным (от лиос – жидкость, фило – любить, фобо – бояться). Лиофильные и лиофобные коллоидные растворы сильно различаются по свойствам.

Коллоидные частицы во времени могут укрупняться за счет слипания друг с другом, этот процесс называется коагуляцией. Лиофильные золи при коагуляции способны захватывать с собой дисперсионную среду, при этом образуется гель. Гель представляет собой трехмерную структуру, состоящую из каркаса, образованного дисперсной фазой, а ячейки каркаса заполнены средой. Обычно гели являются довольно плотными и эластичными (пример – студень). Лиофобные золи при коагуляции образуют осадок.

Коллоидные растворы могут длительное время существовать без коагуляции или разрушения. Их устойчивость связана с тем, что коллоидные частицы на своей поверхности имеют электрический заряд. Это было обнаружено при исследовании электрических явлений в коллоидных растворах (электрофорез, электроосмос). С современной точки зрения на поверхности коллоидной частицы образуется двойной электрический слой ионов. Он образуется или в результате избирательной адсорбции одного из ионов электролита, или за счет ионизации молекул, находящихся на поверхности коллоидной частицы.

Рассмотрим образование двойного электрического слоя на поверхности коллоидных частиц путем адсорбции. Если к раствору KI прибавлять понемногу раствор AgNO3 , то образуется иодид серебра AgI в виде кристалликовколлоидногоразмера,состоящихизмногихсотенатомов.

54

KI(изб) + AgNO3 → AgI (золь) + KNO3.

В растворе есть избыток ионов I-, которые могут достраивать кристаллическую решетку AgI, они адсорбируются на поверхности частиц AgI, в результате чего ее поверхность заряжается отрицательно. Часть ионов К+ подходит к заряженной поверхности частицы, другая часть рассеяна на некотором расстоянии, образуя диффузный слой. Такое распределение ионов К+ – результат действия двух сил: адсорбированные ионы I- стремятся притянуть противоионы K+, а тепловое движение их рассеивает. Частица (мицелла), полученная таким образом, имеет следующее строение:

[AgI m ∙ nI- ∙ (n-x)K+ -x…xK+,

где AgI m – ядромицеллы; I- – потенциалопределяющие ионы;K+ – противоионы; [AgI m∙nI-∙(n-x)K+ -x –грануламицеллыиликоллоиднаячастица.

Потенциалопределяющие ионы и часть противоионов, входящих в гранулу мицеллы, образуют адсорбционный слой. Те противоионы, которые в результатедиффузииоказалисьврастворе,образуютдиффузионныйслой.

При перемещении частиц коллоидного раствора относительно дисперсной среды коллоидная частица движется как одно целое, а так как (n-x) меньше n, то есть противоионы не полностью компенсируют заряд адсорбированных ионов I-, гранула заряжается отрицательно. На границе между движущейся частицей и средой возникает так называемый электрокинетический потенциал (дзета-потенциал).

Возникновение двойного электрического слоя за счет ионизации можно показать на примере коллоидных частиц золя кремниевой кислоты. Находящиеся на поверхности коллоидные частицы молекулы H2SiO3 могут частично диссоциировать: H2SiO3 ↔ HSiO3- + H+.

Ионы HSiO3- остаются на поверхности частицы, а часть ионов H+ под действием теплового движения уходит в диффузный слой. Частица заряжается отрицательно.

[H2SiO3 m ∙ nHSiO3 - ∙ (n-x)H+ -x…xH+.

Методы получения коллоидных растворов делятся на две группы:

1.Дисперсионные (измельчение крупных тел до коллоидных размеров на специальных коллоидных мельницах или ультразвуком).

2.Конденсационные (объединение в растворе ионов и молекул в частицы коллоидных размеров). Такое объединение идет в результате химических реакций гидролиза, обмена, окислениявосстановления, путем замены растворителя и т.д.

55

Во всех случаях для получения золей следует соблюдать определенные условия: концентрацию реагентов, температуру, порядок смешения и др.

Пример 1. Если реакцию обмена

KI + AgNO3 → AgI + KNO3

провести в избытке KI, то образуется золь с отрицательными частицами (см. рекцию на с. 55); если эту же реакцию провести в избытке AgNO3, то получится золь с положительно заряженными частицами; а если смешать исходные вещества в эквивалентных количествах, то образуется обычный осадок AgI, а не золь.

Пример 2. Если гидролиз FeCl3 проводить в обычных условиях, то получится гидроксохлорид железа:

FeCl3 + H2O ↔ FeOHCl2 + HCl.

Но если в кипящую воду капнуть несколько капель 2 %-ного раствора хлорида железа FeCl3, то образуется красно-бурый золь. Его частицы заряжены положительно и имеют такое строение:

[Fe(OH)3 m ∙ nFe3+∙3(n-x)Cl- 3x+…3xCl-.

Если в такой раствор поместить электроды и пропустить постоянный электрический ток, то такая частица будет перемещаться к катоду. Явление переноса коллоидных частиц под действием электрического поля называют электрофорезом. Оно широко используется в медицине и биологии. В строительстве используется обратное явление – перенос жидкости (дисперсионной среды) относительно неподвижных частиц дисперсной фазы под действием электрического поля, которое называется электроосмосом. Течение жидкости через капил- лярно-коллоидную систему вследствие приложенной разности потенциала используется, например, для удаления воды из капиллярных систем, для понижения уровня грунтовых вод при строительстве гидротехнических и дорожных сооружений и т.д.

Частицы коллоидного раствора защищены от слипания друг с другом электрокинетическим потенциалом. Если уменьшить потенциал коллоидной частицы (дзета-потенциал), то коллоидные частицы лишаются этой защиты и происходит их укрупнение, слипание – коагуляция. Чтобы уменьшить дзета-потенциал, к коллоидному раствору можно добавить раствор электролита. Коагулирующей способностью будут обладать те ионы, заряд которых совпадает с зарядом противоионов. Чем больше заряд ионов добавленного электролита, тем меньшее его количество вызовет коагуляцию. Увеличение в растворе концентрации ионов с тем же зарядом способствует вытесне-

56

нию противоионов из диффузного слоя в адсорбционный, при этом противоионы нейтрализуют заряд коллоидной частицы, происходит коагуляция. Наименьшая концентрация электролита, вызывающая коагуляцию, называется порогом коагуляции.

Коагуляцию можно вызвать, смешав два коллоидных раствора с противоположно заряженными частицами. Некоторые золи коагулируют при нагревании.

Золи многих лиофильных коллоидов коагулируют с образованием студней или гелей. Весь золь целиком переходит в плотную массу, захватывая всю дисперсную среду. Так коагулируют желатин и кремниевая кислота. Возможны обратимые переходы золь↔гель. Если переход геля в золь происходит при механическом воздействии (например, встряхивании), а в покое система снова превращается в гель, то это явление называется тиксотропией. Например, тиксотропная коагуляция играет важную роль в процессах твердения вяжущих. Поэтому механическая и вибрационная обработки бетонной массы существенно влияют на ее свойства, особенно на прочность. С течением времени гель может выделять из себя захваченную среду. Это явление называют синерезисом. Процесс синерезиса – это один из этапов твердения неорганических вяжущих веществ.

Золи обладают характерными оптическими свойствами. Благодаря тому, что размер коллоидной частицы соизмерим с длиной волны видимого света, рассеяние света в золях идет за счет дифракции. Сильнее рассеиваются короткие волны, поэтому золи неокрашенных веществ в отраженном свете кажутся голубоватыми, а в проходящем

– желтоватыми. Это явление называется опалесценцией.

Если поместить коллоидный раствор в кювету с прозрачными плоскопараллельными стенками и направить через нее узкий световой луч, то в отраженном свете хорошо виден светлый конус, образованный вследствие рассеяния света на коллоидных частицах. Это явление (эффект Тиндаля) позволяет отличить коллоидные растворы от истинных.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ

Опыт 1. Получение геля кремниевой кислоты.

Налейте в пробирку 2 – 3 мл разбавленного раствора силиката натрия и 3 мл соляной кислоты (2:1). Перемешайте. Наблюдайте об-

57

разование геля кремниевой кислоты. Напишите уравнение реакции и строение коллоидной частицы кремниевой кислоты.

Опыт 2. Получение золя гидроксида железа.

В химическом стаканчике нагрейте до кипения 50 мл дистиллированной воды. В кипящую воду добавьте 3 – 4 капли 2 %-ного раствора хлорида железа FeCl3. Обратите внимание на изменение цвета раствора вследствие образования золя. Напишите, какое строение имеет частица получившегося золя. Этот же опыт проведите, вливая раствор хлорида железа в холодную воду. Какая реакция происходит в этом случае? Золь гидроксида железа сохраните для следующих опытов.

Опыт 3. Коагуляция золя под влиянием электролита.

К части раствора, полученного в опыте 2, прилейте раствор соды Na2CO3 до коагуляции. Объясните наблюдаемое явление.

Опыт 4. Коллоидная защита.

Налейте в 2 пробирки по 5 мл гидрозоля окиси железа. В одну добавьте 2 – 3 мл раствора желатина или крахмального клейстера, а в другую – такой же объем дистиллированной воды. В обе пробирки добавьте по 2 мл раствора соды и перемешайте. Почему коагуляция заметна только в одном случае? Объясните этот опыт, используя понятие о стабилизаторах коллоидных растворов.

Вопросы для самоконтроля

1.Какие системы называются дисперсными?

2.Чем различаются истинные и коллоидные растворы?

3.Объясните, почему коллоидные растворы относительно устойчивы?

4.Напишите схему строения коллоидной частицы золя иодида серебра, полученного в избытке: а) KI; б)AgNO3. К какому электроду будут двигаться коллоидные частицы в том и другом случаях?

5.Что такое коагуляция и какие факторы ее вызывают?

6.Золь гидроксида железа с положительно заряженными частицами коагулирует под действием таких электролитов: NaCl, Na2CO3, Na3PO4. Объем добавленного электролита и его молярная концентрация во всех случаях одинаковы. В каком случае коагуляция идет наиболее эффективно?

58

7. Золь иодида серебра, сформированный в избытке KI, коагулирует под действием следующих электролитов: NaCl, Ca(NO3)2, AlCl3. Объем добавленного электролита и его молярная концентрация постоянны. В каком случае коагуляция проходит наиболее энергично?

8. Как в строительстве используются явления тиксотропии, коагуляции?

Тест для подготовки к экзамену

1.Гомогенной является система

1)лед – вода жидкая – пар;

2)вода – глицерин;

3)растительное масло – песок – вода;

4)известняк – вода.

2.Гетерогенными являются системы

1)поваренная соль – вода;

2)мел – вода;

3)спирт – глицерин – вода;

4)щебень – песок – вяжущее – вода.

3.Размер коллоидных частиц соответствует

1)r 10–5 см;

2)r 10–7 см;

3)10–5 r 10–7 см;

4)r 10–2 .

4.Золь – это

1)коллоидный раствор;

2)истинный раствор;

3)грубодисперсная система;

4)механическая смесь.

5.Коагуляцией называется

1)химическое взаимодействие веществ дисперсной фазы и дисперсионной среды;

2)процесс слипания коллоидных частиц;

3)процесс разложения коллоидных частиц;

4)измельчение коллоидных частиц.

59