Приклади розв’язування задач (до розділу 4.3)

1. Розрахувати рН середовища для водного розчину натрій хлориду.

Розв’язання

Солі, утворені катіоном та аніоном сильних електролітів гідролізу не підлягають.

.

.

Сутність реакції – дисоціація води, порушення рівноваги між іонами Гідрогену та гідроксилу немає.

Відповідь: рН водного розчину натрій хлориду має нейтральне значення.

2. Розрахувати рН середовища під час взаємодії з водою калій ацетату і натрій карбонату.

Розв’язання

Ці солі, утворені сильною основою та слабкою кислотою.

а) .

Гідроліз відбувається за аніоном:

−середовище лужне.

Запишемо повне іонно-молекулярне рівняння:

.

та молекулярне рівняння:

б) .

Натрій карбонат утворений сильною основою (NaOH) та слабкою кислотою (H₂CO₃). Гідроліз відбувається за аніоном, а реакція середовища визначатиметься за сильним компонентом (у даному випадку вона буде лужною):

.

Зі скороченого рівняння першої стадії гідролізу одержимо повне іонно-молекулярне рівняння:

та молекулярне рівняння:

.

Оскільки в результаті гідролізу утворилася кисла сіль, вона також підлягає подальшому гідролізу за другою стадією:

,

,

.

Таким чином, якщо сіль утворена сильною основою і слабкою багатоосновною кислотою, то її гідроліз відбувається за декілька стадій, кількість яких дорівнює основності кислоти. У нашому випадку кислота двоосновна, тобто гідроліз має дві стадії. Причому в першій стадії гідроліз здійснюється швидше. У другій − він можливий у разі розведення розчину та нагрівання.

Під час гідролізу карбонат-іона як продукт реакції утворюються іони гідроксиду, накопичення яких згідно з принципом Ле Шательє повинно запобігати гідролізу. Тому за наявності лугів гідроліз натрій карбонату пригнічується, а в кислому середовищі відбувається зв’язування іонів гідроксиду і гідроліз підсилюється.

3. Розрахувати рН середовища під час взаємодії з водою амоній хлориду та алюміній сульфату.

Розв’язання

Ці солі, утворені слабкою основою та сильною кислотою.

а) Амоній хлорид утворений слабкою основою NH₄OH та сильною кислотою HCl. Сіль розчинна, тобто може дисоціювати у водному розчині:

.

Гідроліз відбувається за катіоном, середовище визначається сильним компонентом, тому буде кислим.

;

;

.

б) Запишемо дисоціацію алюміній хлориду:

.

Гідроліз за катіоном. Якщо основа слабка та багатокислотна, гідроліз повинен здійснюватися поступово. Кількість його стадій дорівнює кислотності основи. У даному випадку можливі три стадії. Але самовільний гідроліз можливий тільки в першій, інші − відбуваються тільки за певних умов:

;

;

.

ІІ стадія гідролізу можлива тільки в разі розведення та нагрівання:

;

;

.

ІІІ стадія гідролізу можлива лише в тому випадку, коли до киплячої води додають краплями розчин алюміній хлориду:

Al(OH)₂⁺ + HOH  Al(OH)₃ + H⁺;

;

.

Розглянемо ще гідроліз солі хром (ІІІ) сульфату:

.

І стадія:

;

;

.

ІІ стадія:

;

;

.

ІІІ стадія:

;

;

/

4. Розрахувати рН середовища під час взаємодії з водою амоній ціаніду.

Розв’язання

Ця сіль утворена катіоном та аніоном слабких електролітів, тому реакція середовища визначається співвідношенням сили слабких електролітів, що утворюються.

,

,

рН > 7 , оскільки Кд (NH₄OH)=1,76∙10^-5 , а Кд (HCN)=7,2∙10^-10.

Середовище може наближатися до нейтрального, якщо константи дисоціації слабкої кислоти та основи близькі за значенням.

Ще одним прикладом можливого перебігу реакції в розчинах солей, утворених частинками слабких електролітів, є так зване підсилення гідролізу. Цей тип гідролізу ускладнює реакції обміну між солями. Солі, які не належать до важкорозчинних і утворені аніоном та катіоном дуже слабких багатоосновних кислот та багатокислотних основ, не можна отримати реакцією обміну у зв’язку з їх глибоким гідролізом, який часто відбувається до кінця. Наприклад, сіль алюміній сульфід можна отримати спіканням алюмінію із сіркою. У таблиці розчинності цієї солі немає, оскільки під час розчинення відбувається її повний гідроліз. За рахунок останнього іон Алюмінію зв’язує іони гідроксилу, а сульфід-іон – іони Гідрогену. У результаті в надлишку не накопичуються ні іони ОН^ , ні іони Н⁺, гідроліз не закінчується на перших стадіях, а відбувається далі – до утворення кінцевих продуктів.

,

.

5. Визначити рН середовища під час взаємодії з водою натрій гідрокарбонату.

Розв’язання

Реакція гідролізу кислих солей багатоосновних слабких кислот може бути як кислою, так і слабколужною. Гідроліз натрій гідрокарбонату:

NaHCO₃ + H₂O  H₂CO₃ + NaOH,

HCO₃^ + H₂O  H₂CO₃ + OH^.

Особливість гідролізу солей такого типу полягає в тому, що одночасно із зазначеною реакцією гідролізу відбувається також реакція дисоціації аніона кислої солі, яка обумовлює утворення в розчині іонів Н⁺:

,

які нейтралізують іони гідроксилу.