5. Гидролиз солей.

Гидролиз соли представляет собой реакцию ионного обмена между растворённой солью и водой. Сущность гидролиза заключается в связывании катионами соли гидроксид-ионв OH^-, образующихся при диссоциации воды (гидролиз по катиону), либо в связывании анионами соли ионов H⁺, также образующихся при диссоциации воды (гидролиз по аниону). В результате связывания ионов H⁺ или OH^- равенство их концентраций, присущее чистой воде, нарушается, в связи с чем раствор соли становится кислым(рН7) или щелочным (рН7).

Т.к. всякую соль можно рассиатривать как продукт нейтрализации соответствующих основания и кислоты, принято гидролиз солей рассматривать отдельно для каждого из 4 – х типов солей: солей сильных оснований и слабых кислот, солей сильных кислот и слабых оснований, солей слабых кислот и слабых оснований, солей сильных кислот и сильных оснований. Подробное рассмотрение гидролиза солей перечисленных 4 – х типов см. в пособии «Методические указания к контрольной работе №4: растворы электролитов».

Экспериментальная часть.

Опыт 1. Смещение гомогенного ионного равновесия при введении в раствор слабой кислоты одноимённых ионов.

Рассматривается гомогенное ионное равновесие в растворе уксусной кислоты (см. пример 1.2). Смещение ионного равновесия производится добавлением к исходному раствору уксусной кислоты её соли – ацетата натрия в кристаллической форме (см. пример 3.1). Направление смещения равновесия определяется по изменению величины рН раствора: увеличение рН ( уменьшение концентрации ионов Н⁺ ) свидетельствует об ослаблении диссоциации кислоты , уменьшение рН - об увеличении степени диссоциации. Руководствуясь содержимым примера 3.1, запишите:

уравнение диссоциации уксусной кислоты:

уравнение диссоциации ацетата натрия:

выражение константы диссоциации уксусной кислоты:

В пробирку поместите произвольный объём CH₃COOH, туда же добавьте 23 капли цветного индикатора рН – метилоранжа, отметьте цвет раствора и определите область значений, в которой находится рН взятой кислоты, имея в виду, что метилоранж окрашивает растворы с рН3,1в красный цвет, а растворы с рН4,4 – в жёлтый цвет (в области перехода окраски при рН = 3,14,4 метилоранж – оранжевый): цвет раствора_____________________; область рН______________.

Далее, в пробирку с окрашенным раствором CH₃COOH с помощью микрошпателя внесите небольшое количество кристаллического ацетата натрия. Для ускорения растворения соли пробирку встряхните, отметьте цвет полученного раствора, соответственно которому определите область рН полученной смеси CH₃COOH и CH₃COONa: цвет раствора ______________; облатсь рН __________.

Как изменяется концентрация ионов H⁺ (см. выражение 1.4) в растворе CH₃COOH при добавлении к нему ацетата натрия: концентрация ионов H⁺ в растворе CH₃COOH при добавлении к нему CH₃COONa (уменьшается, увеличивается – нужное подчеркнуть), что свидетельствует о смещении ионного равановесия (вправо, влево – почеркнуть). В результате этого степень диссоциации уксусной кислоты (увеличивается, уменьшается – подчеркнуть). Согласуется ли сформулированное заключение с принципом Ле Шателье?: (да, нет) ______ Сформулируйте принцип Ле Шателье: ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Получите у преподавателя индивидуальное задание для рассчёта точного значения рН раствора уксусной кислоты до и после добавления CH₃COONa:

исходная концентрация уксусной кислоты: Сик = _________моль/л;

концентрация соли в смиеси с кислотой: Сс = _________моль/л.

Определите значения рН раствора до и после добавления CH₃COONa (см. примеры 1.2, 1.3, 3.1): _________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Согласуются ли результаты рассчёта с отмеченными в опыте явлениями?: (да, нет) __________.

Сформулируйте общий вывод о влиянии одноимённых ионов, вводимых в раствор слабого электролита, на состояние ионного равновесия слабого электролита: при введении в раствор слабого электролита ионов, одноимённых с одним из ионов слабого электролита, ионное равновесие слабого электролита смещается (в сторону образования недиссоциированного слабого электролита – влево, в сторону дополнительной диссоциации слабого электролита – вправо. Нужное подчеркнуть).

Опыт 2. Смещение ионных равновесий в растворе амфотерного электролита.

В качестве примера смещения ионных равновесий путем связывания ионов в слабый электролит рассматривается взаимодействие амфотерного гидроксида хрома Cr(OH)₃ c кислотой и щелочью ( см. пример 3.4 ).

Получите осадок Cr(OH)₃. Для этого внесите в пробирку 56 капель сульфата хрома Cr₂(SO₄)₃ и добавьте 12 капли раствора гидроксида натрия NaOH. Запишите молекулярное, развёрнутое и сокращённое ионно-молекулярное уравнение получения осадка: __________________________________

_________________________________________________________________________________________

Содержимое пробирки разделите на две части. В одну из пробирок с осадком Cr(OH)₃ добавьте 5-6 капель раствора HCl, в другую – такое же количество NaOH. Пробирки встряхните. Отметьте наблюдения: (осадок не растворяется, осадок растворяется в пробирке с добавленным_______, осадок растворяется в обоих пробирках. Нужное подчеркнуть).

На основании отмеченных наблюдений сделайте вывод о химических свойствах Cr(OH)₃: (Cr(OH)₃ – основание, кислота, амфолит. Нужное подчеркнуть).

Запишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения выполненных реакций, подтверждающих химические свойства Cr(OH)₃ (воспользуйтесь уравнениями диссоциации Cr(OH)₃, приведенными в примере 3.4): _______________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

В результате связывания каких иoнов – Н⁺ или ОН^-  происходит растворение Cr(OH)₃ в кислоте (см. пример 3.4)?: в результате связывания ионов ___. В результате связывания каких иoнов – Н⁺ или ОН^-  происходит растворение Cr(OH)₃ в щёлочи (также см. пример 3.4)?: в результате связывания ионов ___.

Сформулируйте общий вывод о влиянии связывания ионов слабого электролита на состояние его ионного равновесия (см. п. 3): в результате связывания ионов слабого электролита его ионное равновесие смещается в напрвлении (усиления, ослабления – подчеркнуть) диссоциации.

Опыт 3. Нейтрализация кислот щелочью.

Проводится нейтрализация соляной, серной и уксусной кислот щёлочью – раствором гидроксида натрия и определяется направление этих реакций по изменению окраски индикатора – лакмуса. Область перехода окраски лакмуса находится в интервале значений рН = 58; при рН7 лакмус – красный, в области рН7 лакмус – синий.

В 3 пробирки внесите по 3 капли раствора кислоты: в первую – HCl , во вторую – H₂SO₄ , в третью – CH₃COOH. В каждую пробирку добавьте 1 каплю лакмуса, окраску индикатора отметьте: окраска _____________.

В пробирки с кислотами добавляйте по каплям раствор NaOH до изменения окраски. Окраску растворов после добавления NaOH отметьте: окраска ________________.

Основываясь на изменении окраски индикатора, сделайте вывод о направлении протекания каждой из трёх реакций: (реакции протекают в прямом направлении, в обратном, не протекают – подчеркнуть).

Запишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения проведенных реакций, принимая во внимание силу участвующих в реакциях электролитов (см. п.2) и правила составления ионно-молекулярных уравнений (см. п. 4): ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Какие из трех реакций идентичны? Почему? _____________________________________________

_________________________________________________________________________________________

Для подтверждения вывода о направлении протекания реакций нейтрализации рассчитайте значения констант равновесия Кс,пользуясь формулой (4.1): _______________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Согласуются ли результаты рассчёта Кс с экспериментальными данными?: (да, нет) ___.

Опыт 4. Гидролиз солей.

Исследуется характер среды растворов двух солей.

Получите у преподавателя задание к опыту. С помощью рН-метра или индикатора рН определите значения рН заданных растворв солей. Запишите формулы солей и значения рН их растворов:

Соль _________, рН _____; соль ___________, рН ______.

Запишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза заданных солей: _________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Исходя из уравнений гидролиза, сделайте вывод о характере среды раствора каждой соли: (соль______ - рН7, рН7, рН=7; соль_______ - рН7, рН7, рН=7. Нужное подчеркнуть). Соответствует ли сделанный вывод экспериментальным данным?: (да, нет)______.

Опыт 5. Осаждение малорастворимого электролита.

Исследуется возможность образования осадка карбоната магния при взаимодействии соли магния с карбонатом и гидрокарбонатом натрия: 1) MgCl₂ + Na₂CO₃ = MgCO₃ + 2 NaCl и 2) MgCl₂ + NaHCO₃ = MgCO₃ + NaCl + HCl

В две пробирки поместите по 2-3 капли раствора хлорида магния, после чего в одну из них добавьте 2-3 капли раствора карбоната натрия, в другую – столько же раствора гидрокарбоната магния. Отметьте, в каком случае выпадает осадок: (осадок выпадает при добавлении к раствору MgCl₂ раствора Na₂CO₃, NaHCO₃ – подчеркнуть.).

Запишите ионно-молекулярные уравнения реакций: ______________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

По формуле (4.1) рассчитайте значения констант равновесия этих реакций и на основании результатов рассчётов объясните результаты опыта: ______________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________