5.1 Степень гидролиза. Константа гидролиза

Количественными оценками способности соли подвергаться гидролизу являются степень гидролиза ά_гид и константа гидролиза К_гид. Степень гидролиза показывает, какая часть соли, содержащаяся в растворе (С_М), подверглась гидролизу (С_Мгид) и рассчитывается как отношение:

ά_гид = С_{М гид} / С_М (100%).

Очевидно, что для обратимого процесса гидролиза ά_гид < 1 (<100%), а для необратимого гидролиза ά_гид = 1 (100%). Степень гидролиза зависит от концентрации соли, температуры раствора ά_гид увеличивается при разбавлении раствора соли и при увеличении температуры раствора: если С_М ↓, то ά_гид ↑, если Т↑, то ά_гид ↑.

Константа гидролиза есть константа равновесия процесса гидролиза, и по своему физическому смыслу определяет степень необратимости гидролиза. Чем больше К_гид, тем необратимее гидролиз. К_гид имеет свое выражение для каждого случая гидролиза.

Соль образована сильным основанием и слабой кислотой (на примере NaCNS).

Сокращенное уравнение гидролиза: CNS^- + HOH <=> HCNS + OH^-

К_рав = К_гид = [HCNS] [OH^-]_* [H⁺]

[CNS^-] [HOH]_*[H⁺]

В этом выражении для К_рав числитель и знаменатель дроби умножили на [H⁺]. Очевидно, что выражение для К_гид принимает вид: К_гид = К^-_w / К_дис (HCNS). Поскольку К^-_w величина постоянная и равна 10^-14 , очевидно, что чем меньше К_дис слабой кислоты, анион которой входит в состав соли, тем больше К_гид.

Соль образована слабым основанием и сильной кислотой ( на примере NH₄CI)

Сокращенное уравнение гидролиза: NH₄⁺ + HOH <=> NH₄OH + H⁺

К_рав = К_гид = [NH₄OH]_* [H⁺] _* [OH^-] / [H⁺] _* [HOH] _* [OH^-],

В этом выражении для К_рав числитель и знаменатель дроби умножили на [OH^-], поэтому выражение для К_гид принимает вид: К_гид = К^-_w / К_дис (NH₄OH).

Очевидно, что чем меньше К_дис слабого основания, катион которого входит в состав соли, тем больше К_гид.

Соль образована слабым основанием и слабой кислотой (на примере NH₄CNS).

Сокращенное уравнение гидролиза: NH₄⁺ + CNS^- + HOH <=> NH₄OH + HCNS

К_рав = К_гид = [NH₄OH]_* [HCNS]_* [OH^-]_* [H⁺] / [NH₄⁺]_*[CNS^-]_*[HOH]_*[OH^-]_*[H⁺],

В этом выражении для К_рав числитель и знаменатель дроби умножили на [H⁺]_*[OH^-], поэтому выражение для К_гид принимает вид: К_гид = К^-_w / К_дис (NH₄OH) _* К_дис (HCNS).

Между К_гид и ά_гид соли существует связь, которая выражается уравнением закона Оствальда.

ά_гид = (К_{гид /} С_{М соли})^1/2.

Концентрацию ионов OH^- или H⁺, которые накапливаются в растворе при гидролизе солей, а также рОН и рН можно рассчитать по следующим формулам.

а) для соли образованной сильным основанием и слабой кислотой: [OH^-] = ά_{гид *} С_{М соли}

Тогда рН = 14 – рОН = 14 – Ig(ά_{гид *} С_{М соли}) или рН = 14 – lg [(К_w / К_{дис слаб..кисл. *} С_{М соли})^1/2]

б) для соли образованной слабым основанием и сильной кислотой [H⁺] = ά_{гид *} С_{М соли .}

Тогда рН = – Ig[H⁺] = -Ig(ά_{гид *} С_{М соли}) или рН = – lg [(К_w / К_{дис слаб.основ. *} С_{М соли})^1/2]

ЗАДАЧИ

81. Вычислите константу гидролиза в 0,1 М растворе формиата натрия HCOONa. Какова степень гидролиза соли и рН раствора?

82. Вычислите константу гидролиза в 0,001 М растворе КCIO₂. Каковы степень гидролиза соли и рН раствора?

83. Вычислите константу гидролиза в 0,1 М растворе хлорида аммония. Каковы степень гидролиза соли в 0,1 М растворе и рН раствора?

84. Вычислите рН и степень гидролиза 0,1 М раствора NaF.

85. Вычислите константу гидролиза карбоната натрия, степень гидролиза соли в 0,1 М растворе и рН раствора.

86. Вычислите константу гидролиза ортофосфата натрия. Каково значение рН: а) в 2,4 М растворе Nа₃РО₄; б) в 0,1 М растворе той же соли? Определите в обоих случаях степень гидролиза соли.

87. Вычислите константу гидролиза сульфита натрия, степень гидролиза соли в 0,1 М растворе и рН раствора.

88. Вычислите рН и степень гидролиза в 0,3 М растворе ZnCl₂.

89. Вычислите рН и степень гидролиза в;0,02 М растворе Fe(NO₃)₃.

90. Вычислить константу гидролиза фторида калия, определить степень гидролиза этой соли в 0,01 М растворе и рН раствора.

91. Вычислить константу гидролиза хлорида аммония, определить степень гидролиза этой соли в 0,01 М растворе и рН раствора.

92. Определить рН 0,02 N. раствора соды Nа₂СО₃, учитывая только первую ступень гидролиза.

93. Сравните степень гидролиза соли и рН среды в 0,1 М и 0,001 М растворах цианида калия.