Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Учебное пособие по общей, неорганической и аналитической химии для студентов очной и заочной формы обучения направления подготовки 36.05.01 - «Ветерин

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 1511 12 13 14 15 > Следующая >>>

Степень гидролиза равна отношению числа гидролизо-

ванных молекул соли к общему числу растворенных молекул:

h = (n / N)·100% , где: n – число молекул, подвергшихся гидролизу; N –

общее число растворенных молекул соли.

Степень гидролиза можно выразить через ионное произведение воды КW, концентрацию раствора См, константу диссоциации образующегося слабого электролита КЭ:

_____________

h ≈ √ КW/См·КЭ.

Из этой зависимости видно, что степень гидролиза может увеличиться при:

1) увеличении КW, т.е. с повышением температуры; 2) уменьшении концентрации См (при разбавлении раствора); 3) уменьшении КЭ, т.е., чем слабее образующаяся при гидролизе кислота или основание, тем выше степень гидролиза.

Таким образом, степень гидролиза зависит от при-

роды соли, концентрации раствора, температуры.

Любую соль можно представить как продукт взаимодействия кислоты с основанием. Гидролизу подвергаются только те соли, в состав которых входят или ионы слабой кислоты, или ионы слабого основания. Если ионы растворённой соли не взаимодействуют с ионами воды, не смещают равновесия диссоциации её, то гидролизу соль не подвергается, при этом среда остается нейтральной.

Гидролизу не подвергаются соли, образованные силь-

ными основаниями и сильными кислотами (NaCl, КNO3,

Na2SO4, KMnO4 и др.).

Например, NaCl + HOH NaOH + HCl.

В ионной форме это уравнение будет иметь вид:

Na+ + Cl– + HOH Na+ + OH– + H+ + Cl–

или сокращенно НОН Н+ + ОН–

рН = 7.

Гидролизу подвергаются следующие типы солей:

101

1. Соли, образованные сильным основанием и сла-

бой кислотой. Гидролиз идет по аниону и обусловлен связыванием ионов водорода воды в слабодиссоциируемую кислоту или анион кислой соли:

NaCN + HOH HCN + NaOH в ионном виде

Na+ + CN– + HOH HCN + Na+ + OH– CN– + HOH HCN + OH– pH > 7.

Соли, образованные сильным основанием и слабой мно-

гоосновной кислотой?гидролизуются ступенчато, при этом получаются кислые соли. Например,

Na2CO3 + HOH NaHCO3 + NaOH

2–

+ HOH HCO

–

+ OH–pH > 7

Гидролиз по второй ступени протекает незначительно: NaHCO3 + HOH H2CO3 + NaOH

–

HCO

+ HOH H2CO3 + OH–

2. Соли, образованные слабым основанием и силь-

ной кислотой. Гидролиз идет по катиону и обусловлен связыванием гидроксид-ионов воды в малодиссоциируемое основание или катион основной соли. В растворе накапливаются ионы водорода, среда становится кислой. Например:

NH4Cl + HOH NH4OH + HCl в ионном виде

+ Cl– + HOH NH4OH + H+ + Cl–

+HOH NH4OH + H+ pH < 7

Гидролиз солей с многозарядным катионом протекает

ступенчато с образованием, как правило, основных солей, а не оснований. Например:

Al(NO3)3 + HOH AlOH(NO3)2 + HNO3 (1-яступень) в ионном виде

Al3+ + HOH AlOH2+ + H+pH< 7 AlOH(NO3)2 + HOH Al(OH)2NO3 + HNO3

102

(2-яступень)

AlOH2+ + HOH Al(OH)

+ H+

Гидролиз по третьей ступени практически не протекает.

3. Соли, образованные слабым основанием и слабой

кислотой. Гидролиз протекает сильнее, т.к. их ионы – катион и анион одновременно связывают водородные Н+ и гидроксильные ОН– ионы воды, сдвигая равновесие диссоциации её.

При гидролизе таких солей в зависимости от зарядности катиона и аниона могут быть получены следующие вещества:

а) слабое основание и слабая кислота (катион и анион однозарядные) –

CH3COONH4 + HOH CH3COOH + NH4OH pH ≈ 7

в ионной форме

CH3COO– + NH

+ HOH CH3COOH + NH4OH

б) слабая кислота и основная соль (катион многозарядный) –

Al(CH3COO)3 + HOH AlOH(CH3COO)2 + CH3COOH

Al3+ + CH3COO– + HOH AlOH2+ + CH3COOH

в) слабое основание и кислая соль (анион многозарядный) –

(NH4)2S + HOH NH4HS + NH4OH

+ S2– + HOH HS– + NH4OH.

При гидролизе солей, образованных слабым основанием и слабой кислотой, реакция среды может быть нейтральной, если образующиеся кислота и основание одинаковы по силе, – слабокислой, если кислота сильнее основания, – слабощелочной, если основание сильнее кислоты.

В большинстве случаев гидролиз является обратимым процессом. Однако некоторые соли подвергаются необрати- мому (полному) гидролизу. К таким солям относятся соли, образованные слабым нерастворимым или летучим основанием и слабой летучей или нерастворимой кислотой. Такие соли не могут существовать в водных растворах. К ним отно-

103

сятся: Al2S3, Cr2S3, Fe2(CO3)3, (NH4)2SiO3, Al(CN)3 и др. Например, гидролиз сульфида алюминия Al2S3 протекает практически полностью до образования гидроксида алюминия Al(OH)3 и сероводорода H2S:

Al2S3 + 6 HOH → 2 Al(OH)3 ↓ + 3 H2S ↑ Здесь продукты гидролиза уходят из сферы реакции в

виде осадка Al(OH)3 и в виде газа H2S; равновесие полностью смещается слева направо.

Примеры решения задач

Пример 1. Записать уравнение гидролиза солей: KCl,

Na2CO3, Mn(NO3)2, CH3COONH4.

Какое значение рН (>7, < 7 или ≈7) имеют растворы

этих солей?

Решение.

1. Хлорид калия KCl – соль, образованная сильным основанием KOH и сильной кислотой HCl .Такие соли гидролизу не подвергаются, рН водного раствора =7.

2. Карбонат натрия Na2CO

- соль, образованная силь-

ным основанием NaOH и слабой кислотой H2CO3. Такие соли подвергаются гидролизу по аниону, в сокращенной ионной форме уравнение гидролиза запишется следующим образом:

СО

+ Н2О ↔ НСО

+ ОН-

Поскольку при гидролизе в свободном виде образуются

ионы гидроксила, водный раствор данной соли имеет щелочную среду (рН>7).

Для записи полной ионной формы уравнения следует

добавить в правую и левую части уравнения ионы Na+ , которые присутствуют в реакционной смеси, но участия в гидролизе не принимают:

2 Na+ + СО

+ Н2О ↔ НСО

+ ОН- + 2Na+

104

Объединив ионы в молекулы, получим молекулярную

форму уравнения гидролиза:

Na2СО3 + Н2О ↔ NaНСО3 + NaОН В результате гидролиза образуется кислая соль NaНСО

3. Нитрат марганца Mn(NO3)2 - соль, образованная сла-

бым основанием Mn(OH)2 и сильной кислотой HNO3. Такие соли подвергаются гидролизу по катиону, в сокращенной ионной форме уравнение гидролиза запишется следующим образом:

Mn2+ + H2O ↔MnOH+ + H+ Поскольку при гидролизе в свободном виде образуются

ионы водорода, водный раствор данной соли имеет кислую среду (рН< 7).

Для записи полной ионной формы уравнения следует

добавить в правую и левую части уравнения ионы NО

, ко-

торые присутствуют в реакционной смеси, но участия в гидролизе не принимают:

2NО

+ Mn2+ + H2O ↔MnOH+ + H+ + 2NО

Объединив ионы в молекулы, получим молекулярную

форму уравнения гидролиза:

Mn(NO3)2 + H2O ↔MnOHNО3 + HNО3 В результате гидролиза образуется основная соль

MnOHNО3,гидроксонитрат марганца.

4. Ацетат аммония CH3COONH4 - соль, образованная слабым основанием NН4OH и слабой уксусной кислотой CH3COOH. Такие соли подвергаются гидролизу одновременно по катиону и по аниону, в сокращенной ионной форме уравнение гидролиза запишется следующим образом:

+ CH3COO- +H2O ↔ NH4OH + CH3COOH

Поскольку при гидролизе в свободном виде не образу-

ются ни ионы водорода, ни ионы гидроксила водный раствор данной соли имеет близкую к нейтральной среду (рН≈7).

105

Уравнение гидролиза в молекулярной форме имеет вид: CH3COONH4 +H2O ↔ NH4OH + CH3COOH

Контрольные задания

121. При смешивании растворов солей Al2(SO4)3 и

K2CO3 каждая из солей гидролизуется необратимо до конца.

Выразите этот процесс молекулярным и ионномолекулярными уравнениями гидролиза.

122. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей ZnSO4, Na3PO4, CsBr. Какое значение рН (рН 7, рН  7) имеют растворы этих солей?

123. Составьте молекулярные и ионные уравнения гид- ролиза солей Al2(SO4)3, KF, KI. Какое значение рН (рН 7, рН  7) имеют растворы этих солей?

124. Составьте молекулярные и ионные уравнения гид- ролиза солей Cr(NO3)3, NaNO3, K2SO3. Какое значение рН (рН 7, рН  7) имеют растворы этих солей?

125. Составьте молекулярные и ионные уравнения гид- ролиза солей Сd(NO3)2, NaCl, KBrO. Какое значение рН (рН 7, рН  7) имеют растворы этих солей?

126. При смешивании растворов солей Cr2(SO4)3 и Na2SiO3 каждая из солей гидролизуется необратимо до конца.

Выразите этот процесс молекулярным и ионномолекулярными уравнениями гидролиза.

127. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей NiCl2, Na3PO4, NaCl. Какое значение рН (рН 7, рН  7) имеют растворы этих солей?

128. Составьте молекулярные и ионные уравнения гид- ролиза солей CuCl2, KCN, Na2 SO4. Какое значение рН (рН

7, рН  7) имеют растворы этих солей?

106

129. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей MnSO4, KNO3, NaF. Какое значение рН (рН 7, рН  7) имеют растворы этих солей?

130. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей Mn(NO3)2, K2SiO3, SrSO4. Какое значение рН (рН 7, рН  7) имеют растворы этих солей?

131. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей (NH4)2СO3, МоSO4, LiNO3. Какое значение рН (рН 7, рН  7) имеют растворы этих солей?

132. Составьте молекулярные и ионные уравнения гид- ролиза солей Bi(NO3)3, BaCl2, Na2SO3. Какое значение рН (рН 7, рН  7) имеют растворы этих солей?

133. Составьте молекулярные и ионные уравнения гид- ролиза солей NaCN, Pb(NO3)2, K2SO4. Какое значение рН (рН 7, рН  7) имеют растворы этих солей?

134. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей Li3PO4, KCl, CoSO4. Какое значение рН (рН 7, рН  7) имеют растворы этих солей?

135. При смешивании растворов солей Al(NO3)3 и K2CO3 каждая из солей гидролизуется необратимо до конца. Выразите этот процесс молекулярным и ионно-молекулярными уравнениями гидролиза.

136. При смешивании растворов солей AlCl3 и Na2SO3 каждая из солей гидролизуется необратимо до конца. Выразите этот процесс молекулярным и ионно-молекулярными уравнениями гидролиза.

137. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей NiSO4, Na2S, K3AsO4. Какое значение рН (рН 7, рН  7) имеют растворы этих солей?

138. Составьте молекулярные и ионные уравнения гид- ролиза солей СdBr2, K3PO4, LiI. Какое значение рН (рН 7, рН

 7) имеют растворы этих солей?

107

139. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей MgSO4, Na2CO3, Ca(NO3)2. Какое значение рН (рН 7, рН  7) имеют растворы этих солей?

140. Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения совместного гидролиза Hg(NO3)2 и K2CO3 .

Лабораторная работа №4

Гидролиз солей

1. Влияние природы соли на реакцию среды (pH) её водного раствора

В пять пробирок насыпать исследуемые соли Na2CO3,

Al2(SO4)3, NaCl, Na2HPO4, CH3COONH4, добавить дистилли-

рованную воду и растворить в ней соли. В шестую пробирку налить такое же количество дистиллированной воды. С помощью индикаторной бумаги установить реакцию среды во всех пробирках и сравнить с реакцией дистиллированной воды в шестой пробирке.

Написать уравнения реакций гидролиза исследуемых

солей в молекулярных и ионных формах, объяснить причину изменения реакции среды для каждого случая.

2. Влияние концентрации воды на смещение равновесия реакции гидролиза

В пробирку с небольшим количеством концентрированного раствора нитрата висмута прибавлять по каплям дистиллированную воду, перемешивая содержимое пробирки. Наблюдать появление мути основной соли висмута.

Составить уравнение реакции гидролиза в молекулярной и ионной форме, объяснить причину образования основной соли.

3. Влияние температуры на смещение равновесия при

гидролизе

108

Налить в пробирку 3-4 мл раствора ацетата натрия и 1-2

капли раствора фенолфталеина. Нагреть раствор до кипения и наблюдать появление розовой окраски. Составить уравнение реакции гидролиза соли и дать объяснение.

V.X КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Многие молекулы с уже реализованными химическими

связями способны вступать в дальнейшее взаимодействие с образованием более сложных молекул второго порядка.

А. Вернером (1893) была создана координационная теория для объяснения строения и свойств этих необычных соединений:

1. В молекуле любого комплексного соединения один из

ионов или атомов металла занимает центральное место и называется комплексообразователем (М).

2. Вокруг центрального иона или атома располагается,

или координируется, некоторое число (х) отрицательно заряженных ионов-анионов или нейтральных молекул (L), которые называются лигандами: М + х (׃ L) → [М(׃L)Х ].

Центральный ион с расположенными вокруг него ли-

гандами образует так называемую внутреннюю координационную сферу соединения.

109

3. Ионы, находящиеся за пределами координационной

сферы, составляют внешнюю сферу комплекса.

4. Число, определяющее количество лигандов, окружа-

ющих центральный ион или комплексообразователь, называется координационным числом.

В некоторых лигандах могут содержаться несколько групп ато-

мов, с помощью которых они могут присоединяться к комплексообразователю. Так, в молекуле этилендиамина H2N-CH2-CH2-NH2 содержатся две NH2 -группы, которые легко вступают во взаимодействие с комплексообразующим ионом. Следовательно, лиганды подобного типа могут занимать два места во внутренней сфере комплекса. Такие лиганды, как CN−, Hal−, H2O, NH3, занимают только одно координационное место. По этому признаку определяется координационная емкость лиганда – число мест занимаемых каждым лигандом во внутренней сфере комплекса. Лиганд, который предоставляет центральному атому одну электронную пару, занимает одно координационное место и является монодентатным

(H2O, NH3, NO

−

, CN−, OH−,NO

−

и др.). Лиганды, у которых два и

больше атомов способны образовывать связь с центральным атомом, занимают соответствующее число координационных мест и являются полидентатными. Буквально, «многозубыми» (лат. dens-зуб). Комплексы подобной структуры называют хелатными (лат. kela – клешня), а полидентатный лиганд называют хелатообразующим. Многие природные вещества – металлоферменты, гемоглобин, хлорофилл и др. – являются комплексными соединениями такого типа.

С точки зрения природы химической связи можно дать

следующее определение комплексным соединениям:

молекулярные соединения определенного состава, обра-

зование которых из более простых молекул не связано с

возникновением новых электронных пар, называются ком-

плексными.

Координационное число комплексообразователя определя-

ется, главным образом, наличием у него свободных орбиталей.

110

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 1511 12 13 14 15 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]