Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая химия. Часть I. Учебное пособие для самостоятельной подготовки студентов
.pdf
61
Гидролиз солей представляет собой обратимый процесс, который можно
OHCOOCH
OHCOOHCH
23
3
COOCH
OHCOOHCH
3
3
.кисл
W
К
К
.осн
W
К
К
охарактеризовать константой равновесия.
Константа равновесия гидролиза солей, образованных сильными основаниями и слабыми кислотами, например, ацетата натрия СН3СООNа имеет
следующий вид:
Кр =
Величину Кр [Н2О] называют константой гидролиза:
К
=
гидр
Для гидролиза солей, образованных сильными основаниями и слабыми
кислотами, выражение для константы гидролиза таково:
К
=
гидр
где КW – ионное произведение воды (10
К
– константа диссоциация слабой кислоты.
кисл.
Из последнего выражения следует, что чем слабее образующаяся в процессе гидролиза кислота (чем меньше значение К
константы гидролиза, и тем сильнее соль подвержена гидролизу.
Для гидролиза солей, образованных слабыми основаниями и сильными
кислотами, характерно следующее: величина константы гидролиза обратно
пропорциональна константе диссоциации слабого основания К
, (17)
.
. (16)
–14
при 22 °С);
), тем больше величина
кисл.
:
осн.
К
=
гидр
Следовательно, чем слабее основание, получаемое в процессе гидролиза, тем больше величина константы гидролиза, и тем сильнее соль подвергается гидролизу.
. (18)
62
Для гидролиза солей, образованных слабыми основаниями и слабыми ки-
.. кислосн
W
КК
К
соли
гидр
С
К
.
3
слотами, характерно: величина константы гидролиза обратно пропорциональна
произведению констант диссоциации слабой кислоты и слабого основания:
К
гидр.
=
. (19)
Как видно из приведенных уравнений, константа гидролиза прямо пропорциональна ионному произведению воды КW. Следовательно, при повышении температуры значение константы гидролиза будет увеличиваться, поскольку при этом возрастает ионное произведение воды, и будет усиливаться
гидролиз соли.
Количественно охарактеризовать гидролиз можно, используя понятие
степени гидролиза. Степень гидролиза h – это отношение числа молекул соли, подвергшихся гидролизу, к общему числу растворенных молекул соли.
Степень гидролиза и константа гидролиза связаны соотношением:
h =
, (20)
где h – степень гидролиза соли;
К
– константа гидролиза соли;
гидр.
С
– молярная концентрация соли в растворе.
соли
Из этого соотношения следует, что степень гидролиза соли возрастает
при разбавлении раствора.
Морская вода содержит, главным образом, хлориды, сульфаты, и гидрокарбонаты натрия, кальция, магния. Гидролизу подвержены гидрокарбонаты
этих металлов, вследствие чего морская вода имеет слабощелочную реакцию
(рН = 7,7 ... 8,4):
Са(НСО3 )2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + 2Н2СО3
Са2+ + 2НСО
+ 2Н2О = Са2+ + 2ОН– + 2Н2СО3 .
63
В водах материкового стока преобладают гидрокарбонаты, гидролиз ко-
торых увеличивает рН морской воды в приустьевых районах морей и океанов.
Поэтому на основании данных по значению рН и щелочности можно судить
о степени проникновения в море речных струй.
Контрольные вопросы
1. Что такое гидролиз солей?
2. Что такое степень гидролиза и константа гидролиза?
3. Каким образом можно усилить гидролиз солей и каким образом –
подавить гидролиз солей?
4. Что является причиной гидролиза солей и почему равновесие, как
правило, сильно смещено в сторону исходных веществ?
5. Как влияет на состояние системы Н2О
Н+ + ОН– и значение рН
в чистой воде добавление гидролизующейся соли? Какие в этом случае могут
быть варианты и соответственно типы гидролиза?
6. Всегда ли нейтральность раствора соли указывает на отсутствие гид-
ролиза? Объясните.
7. Для каких солей гидролиз проходит ступенями? Чем определяется их
число и как изменяется интенсивность гидролиза от первой ступени к последней?
8. Почему гидролиз солей многоосновных кислот или многокислотных
оснований оценивается обычно только его первой ступенью?
9. Объясните причину изменения степени гидролиза солей при нагрева-
нии их растворов, основываясь на зависимости диссоциации воды от температуры.
10. Введение каких ионов в раствор соли уменьшает степень ее гидро-
лиза? В каких случаях это будут ионы Н+ или ОН–?
11. Как объяснить взаимоусиление гидролиза двух солей при смешении
их растворов? Любая ли пара солей дает такой эффект?
Примеры решения задач
1. Какую реакцию среды имеет водный раствор соли Nа2СО3?
Решение
Соль Nа2СО3 в водном растворе практически нацело диссоциирует
на ионы Nа+ и СО
Nа2СО3 = 2Nа+ и СО
Nа2СО3 – соль, образованная слабой угольной кислотой Н2СО3 и сильным основанием (щелочью) NаОН, подвергается гидролизу (гидролиз идет
2
:
3
2
3
NaOHNaHCOOHCONa
2
по аниону):
В результате гидролиза накапливаются гидроксид-ионы ОН– , поэтому
реакция среды будет щелочная и рН > 7.
Накапливаются ОН– – ионы, реакция среды – щелочная, рН > 7. Гидролиз по II ступени идет в значительно меньшей степени, чем по I ступени.
2. Какую реакцию среды имеет водный раствор соли ZnCℓ2?
Решение
В водном растворе соль ZnCℓ2 практически полностью диссоциирует
на ионы Zn2+ и Cℓ– :
2
3
2
3
3232
32
OHHCOOHCO
32
OHCOHNaOHNaHCO
3223
3223
OHCOHOHHCO
3223
OHCOHNaOHHCONa
OHNaHCONaOHCONa
ступень
гидролиза
I
ступень
гидролиза
II
ZnCℓ2 = Zn2+ + 2Cℓ–
ZnCℓ2 – соль, образованная сильной кислотой НCℓ и слабым основанием Zn(ОН)2 , подвергается гидролизу (гидролиз идет по катиону):
64
65
гидролиза
ступень
I
HOHZnOHZn
CHCOHZnOHCZn
HCCOHZnOHZnC
2
2
2
2
22
2
гидролиза
ступень
II
HOHZnOHOHZn
CHOHZnOHCOHZn
HCOHZnOHCOHZn
2
2
2
2
2
2
В результате гидролиза накапливаются ионы водорода Н+ , поэтому реакция среды будет кислая и рН < 7.
Накапливаются ионы Н+, реакция среды – кислая, рН < 7. Гидролиз
по II ступени идет в значительно меньшей степени, чем по I ступени.
3. Какую реакцию среды имеет водный раствор соли NаCℓ?
Решение
В водном растворе соль NаCℓ практически полностью диссоциирует
на ионы Nа+ + Cℓ– :
NаCℓ = Nа+ + Cℓ– .
NаCℓ – соль, образованная сильной кислотой НCℓ и сильным основанием (щелочью) NаОН, гидролизу не подвергается, поскольку при взаимодействии с водой не образуется в растворе слабый электролит, кроме Н2О:
NаCℓ + Н2О
Nа+ + Cℓ– + Н2О
Ионы Н+ и ОН– при взаимодействии образует Н2О:
Н+ + ОН– = Н2О:
При взаимодействии NаCℓ с Н2О образуются те же ионы Nа+ и Cℓ–
в правой части уравнения реакции, что и были в левой части уравнения.
Реакция среды будет нейтральная, рН = 7.
4. Какую реакцию среды имеет водный раствор соли СН3СООNН4?
NаОН + НCℓ
Nа+ + ОН– + Н+ + Cℓ– .
66
Решение
4
4
4
4
3
3
гидролиза
ступень
I
HOHPbOHPb
NOHNOOHPbOHNOPb
HNONOOHPbOHNOPb
2
2
3323
2
332
2
3
2
Соль СН3СООNН4 в водном растворе практически полностью диссо-
циирует на ионы СН3СОО– и NН
СН3СООNН4 = СН3СОО– + NН
:
.
СН3СООNН4 – соль, образованная слабой кислотой СН3СООН и слабым
основанием NН4ОН, подвергается гидролизу (гидролиз идет по катиону –
NН
и аниону – СН3СОО–):
СН3СООNН4 + Н2О
СН3СОО– + NН
СН3СООН + NН4ОН
+ Н2О
СН3СООН + NН4ОН.
В результате гидролиза не накапливаются ни ионы Н+ , ни ОН––ионы,
образуются слабые электролиты СН3СООН и NН4ОН. Реакция среды будет
нейтральная, рН ≃ 7.
5. Как усилить гидролиз соли Рb(NО3 )2 ?
Решение
В водном растворе соль Рb(NО3 )2 практически полностью диссоциирует
на ионы Рb2+ и NО
Рb(NО3)2 = Рb2+ + 2NО
:
Соль Рb(NО3)2 , образованная сильной кислотой НNО3 и слабым основанием Рb(ОН)2 , подвергается гидролизу.
Гидролиз соли Рb(NО3)2 протекает ступенчато (гидролиз идет
по катиону):
При гидролизе по I и II ступеням в растворе накапливаются Н+ – ионы.
Реакция среды кислая, рН < 7. Для усиления гидролиза в систему необходимо
вводить гидроксид-ионы ОН– добавлением NаОН или КОН. ОН– – ионы будут связывать образующиеся при гидролизе ионы Н+ в молекулы Н2О, смещая равновесие в правую сторону, в сторону продуктов гидролиза, в соответствии с принципом Ле Шателье. Незначительно усилить гидролиз можно разбавлением раствора Н2О или повышением температуры раствора.
6. Как подавить гидролиз соли Сu(NО3)2?
Решение
В водном растворе соль Сu(NО3)2 диссоциирует практически полностью
на ионы Сu2+ и NО
Сu(NО3)2 = Сu2+ + 2NО
:
3
.
3
Соль Сu(NО3)2 , образованная сильной кислотой НNО3 и слабым основанием Сu(ОН)2 , подвергается гидролизу. Гидролиз идет по 2 ступеням (гидролиз – по катиону):
3
2
2
2
2
2
HNONOOHCuOHNOCu
332
NOHNOOHCuOHNOCu
HOHCuOHCu
3323
I
ступень
гидролиза
23
23
2
HNOOHCuOHNOOHCu
2
2
2
3
NOHOHCuOHNOOHCu
HOHCuOHOHCu
3
II
ступень
гидролиза
При гидролизе соли по I и II ступени в водном растворе накапливаются
ионы Н+. Реакция среды – кислая, рН < 7. Для подавления гидролиза
Сu(NО3)2 в раствор необходимо дополнительно вводить ионы водорода Н+,
смещая равновесие в левую сторону, в сторону негидролизованных ионов
2+
Cu
, в соответствии с принципом Ле Шателье.
67
68
7. Можно ли при помощи кислотно-основного индикатора – метилоран-
32
32
2
3
32
2
3
3232
2
CONa
гидролиза
ступень
I
OHHCOOHCO
OHNaHCONaOHCONa
NaOHNaHCOOHCONa
2
2
2
2
2
22
2
ZnC
гидролиза
ступень
I
HOHZnOHZn
CHCOHZnOHCZn
HCCOHZnOHZnC
жа отличить друг от друга растворы солей Nа2СО3 и ZnCℓ2?
Решение
Можно, так как при гидролизе соли Nа2СО3 образуются ОН– – ионы, в
присутствии которых метилоранж окрашивается в желтый цвет, а при гидролизе соли ZnCℓ2 образуются Н+ – ионы, в присутствии которых метилоранж
окрашивается в красный цвет:
Реакция среды щелочная. рН > 7. Окраска метилоранжа – желтая.
Реакция среды кислая. рН < 7. Окраска метилоранжа – красная.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
102. Какие из солей – СrСℓ3 , К2S, NаNО3 – подвержены гидролизу? Со-
ставьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза на первой ступени. Как
усилить гидролиз К2S?
103. Какие из солей – МnСℓ2 , К3РО4 , Са(NО3)2 – подвержены гидроли-
зу? Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза на первой ступени, укажите реакцию среды растворов этих солей. Почему при приготовлении
водного раствора хлорида марганца его подкисляют соляной кислотой.
69
104. Запишите тремя ступенями гидролиз соли АℓСℓ3 . Что необходимо
предпринять для практического осуществления третьей ступени гидролиза
этой соли?
105. Является ли раствор NН4NО3 кислым, основным или нейтральным?
Что будет происходить с рН этого раствора по мере повышения концентрации
NН4NО3?
106. В каком направлении изменится рН чистой воды при добавлении
к ней одного из следующих веществ:
а) НСN; б) НСℓ; в) NаСN; г) NаСℓ; д) NН4Сℓ; е) NН3 .
107. Растворы каких солей – КI, Сr2(SО4)3 , Nа2S – имеют большое значение рН и почему? Ответ мотивируйте соответствующими молекулярными и
ионными уравнениями гидролиза на первой ступени. Как уменьшить гидролиз соли Сr2(SО4)3?
108. Какую реакцию имеют растворы следующих солей: К2СО3 , NаСℓ,
СоСℓ2? Для солей, подверженных гидролизу, составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза по первой ступени. Как усилить гидролиз СоСℓ2?
109. Какую реакцию имеют растворы солей К2S и СuSО4? Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза этих солей по первой ступени.
Какой газ выделяется при смешивании растворов этих солей? Составьте молекулярное и ионное уравнение этого процесса. Укажите реакцию полученного раствора.
110. Добавление каких из перечисленных ниже реагентов к раствору
FеСℓ3 усилит гидролиз соли:
а) НСℓ; б) NаОН; в) ZnСℓ2 ; г) Н2О ?
111. Как усилить гидролиз Nа2S:
а) добавить в раствор НСℓ;
б) добавить − Н2О;
в) добавить − NаОН;
г) добавить − Nа2СО3?;
70
112. Почему малиновая окраска фенолфталеина в растворе ацетата на-
трия СН3СООNа становится более интенсивной при нагревании раствора и
снова бледнеет при его охлаждении:
а) гидролиз соли СН3СООNа при повышении температуры усиливается,
в растворе увеличивается концентрация ОН¯-ионов. Увеличение концентрации
ОН¯-ионов делает малиновую окраску фенолфталеина более интенсивной;
б) гидролиз соли СН3СООNа при повышении температуры ослабевает,
в растворе увеличивается концентрация Н+-ионов. Увеличение концентрации
Н+-ионов делает малиновую окраску фенолфталеина более интенсивной;
113. Почему при приготовлении водного раствора хлорида никеля его
подкисляют соляной кислотой?
а) усиливают гидролиз; б) подавляют гидролиз;
в) увеличивают ионную силу раствора;
г) изменяют степень окисления никеля?
114. Лакмус изменяет окраску в интервале рН от 5 до 8,3. Какова будет
окраска содержащего лакмус 0,001 М раствора ацетата натрия СН3СООNа
(Кг = 5,6 • 10–9):
а) красная; б) фиолетовая; в) синяя?
115. Индикатор метиловый оранжевый изменяет окраску от красной
до желтой в интервале рН от 3,2 до 4,4. Какова будет окраска 0,1 М водного
раствора ацетата аммония, содержащего метиловый оранжевый:
а) красная; б) оранжевая; в) желтая?
116. Является ли водный раствор соли NН4Сℓ:
а) кислым; б) нейтральным; в) щелочным?
117. Является ли водный раствор соли К2СО3:
а) кислым; б) нейтральным; в) щелочным?
118. Можно ли отличить при помощи кислотно-основного индикатора
друг от друга раствор соли NаН2РО4 от раствора Nа3РО4:
а) нельзя, так как NаН2РО4 и Nа3РО4 имеют кислую реакцию;
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]