Курс «Общая химия»
Лектор: проф. Майстренко Валерий Николаевич
Башкирский государственный университет Кафедра неорганической химии
Тел.: 229-97-08; E-mail: V_maystrenko@mail.ru
1
Лекция № 10
ХИМИЯ РАСТВОРОВ
(Гидролиз водных растворов солей)
2
Гидролизом называется обменная реакция взаимодействия соли с водой, приводящая к смещению равновесия диссоциации воды и, как правило, к изменению кислотности среды.
Гидролизу могут подвер- гаться только те соли, ионы которых способны связывать Н+ или ОН– – ионы в малодиссоци- ированные соединения, т. е. соли, образованные слабыми кислотами и (или) слабыми основаниями. Соли, образован- ные сильными кислотами и сильными основаниями прото- литическое равновесие не смещают.
В результате гидролиза соли образуются либо кислота (кис- лая соль) и основание, либо основание (основная соль) и кислота.
3
Выделяют четыре типа солей
1.Соль образованная сильным основанием и сильной кислотой, например NaCl. Реакция среды нейтральная, т. е. при гидролизе таких солей протолитическое равновесие не смещается.
2.Соль, образованная сильным основанием и слабой кисло- той, например CH3COONa. Реакция среды основная; гидролиз идет
по аниону (pH > 7):
CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-
3. Соль, образованная слабым основанием и сильной кисло- той, например NH4Cl. Реакция среды кислая; гидролиз идет по
катиону (pH < 7):
NH4+ + H2O NH4OH + H+
4. Соль образованная слабым основанием и слабой кислотой, например CH3COONH4. Реакция среды близка к нейтральной и
зависит от силы кислоты и основания (pH 7):
4
CH3COO- + NH4+ CH3COOH + NH4OH
Гидролиз солей, образованных многоосновными слабыми кислотами, протекает ступенчато:
I ступень
K3PO4 + H2O K2HPO4 + KOH
PO43– + H2O HPO42– + OH–
II ступень
K2HPO4 + H2O KH2PO4 + KOH
HPO42– + H2O H2PO4– +OH–
III ступень
KH2PO4+ H2O H3PO4 + KOH
H2PO4– + H2O H3PO4 + OH–
Наиболее полно гидролиз протекает по I ступени и практически |
|
не протекает по второй и третьей. |
5 |
|
|
Гидролиз солей, образованных многоосновными слабыми основаниями, также протекает ступенчато:
I ступень
2ZnSO4 + 2H2O (ZnOH)2SO4 + H2SO4
Zn2+ + H2O ZnOH+ + H+
II ступень
(ZnOH)2SO4 + 2H2O 2Zn(OH)2 + H2SO4
ZnOH+ + H2O Zn(OH)2 + H+
Наиболее полно гидролиз протекает по I ступени и практически не протекает по второй.
6
Количественно процесс гидролиза можно охарактеризовать степенью гидролиза h:
h (%) число гидролизованных молекул соли |
100 |
общее число молекул соли в растворе |
|
Степень гидролиза соли зависит от природы образующихся при гидролизе кислот или оснований. Например, 1 моль/л растворы CH3COONa и NaCN при 22 °С имеют следующие степени гидролиза:
h(CH3COONa) ~ 0,003%, Кдис (CH3COOH) = 1,8∙10-5;
h(NaCN) ~ 5% Кдис (HCN) = 7,9∙10-10
1.Чем более слабой кислотой или основанием образована соль, тем в большей степени она подвержена гидролизу.
2.С уменьшением концентрации соли в растворе степень гидро- лиза увеличивается.
3.Увеличение температуры благоприятствует протеканию
гидролиза. |
7 |
Гидролиз солей, образованных слабыми кислотами и сильными основаниями
|
|
|
|
BAn + H2O HAn + B+ + OH- |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
An- + H2O HAn + OH- |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
[HAn][OH- ] |
|
|
|
- |
] [HAn] |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Kрав |
[An- ][H2O] |
|
|
[OH |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Kрав[H2O] [HAn][OH- ] [H ] |
|
Kw |
|
Kгид |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
[An- ] |
|
|
[H ] |
|
KHAn |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
Kгид |
|
Kw |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
KHAn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Kw |
[OH- ]2 |
|
[OH- ]2 Kw CBAn ; |
|
[OH- ] |
|
|
|
|
||||||||||||
|
; |
|
Kw CBAn |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
KHAn |
CBAn |
|
|
|
|
KHAn |
|
|
|
|
|
|
|
|
KHAn |
|
|||||
|
|
|
pOH -lg |
|
7 - |
1 lgC |
|
1 K |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
Kw CBAn |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
KHAn |
|
|
|
2 |
|
BAn |
|
2 |
|
HAn |
|
||||
|
1 lgCBAn - |
1 pKHAn |
|
|
|
|
||||||||||||||||
pOH 7 - |
|
|
pH 7 1 lgCBAn 1 pKHAn |
8 |
||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
Гидролиз солей, образованных слабыми основаниями и сильными кислотами
|
|
BAn + H2O H+ + An- + BOH |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
B+ + H2O BOH + H+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
[BOH][H ] |
|
|
|
|
|
|
|
|
] [BOH] |
|||||||
|
|
|
Kрав |
[B ][H2O] |
|
|
|
|
|
[H |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Kрав[H2O] [BOH][H ] |
[OH ] |
|
|
Kw |
|
Kгид |
||||||||||||||
|
KBOH |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
[B ] |
[OH ] |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Kгид |
|
Kw |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
KBOH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Kw |
[H ]2 |
; [H ]2 Kw CBAn ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
[H ] |
Kw CBAn |
|||||||||||||||||||
KBOH |
|
||||||||||||||||||||
CBAn |
|
|
|
|
KBOH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KBOH |
|||||
|
pH -lg |
|
7 - 1 lgC |
|
|
1 K |
|
|
|||||||||||||
|
Kw CBAn |
BAn |
BOH |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
KBOH |
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
pH 7 |
1 lgCBAn |
1 pKHAn |
|
|
|
9 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гидролиз солей, образованных слабыми кислотами и слабыми основаниями
BAn + H2O HAn + BOH
B+ + An- + H2O HAn + BOH
Kрав |
[HAn][BOH] |
|
[BOH] [HAn] |
||||||
|
- |
][H2O] |
|||||||
[B |
][An |
|
|
|
|
||||
[HAn][BOH] |
[H ][OH- ] |
|
Kw |
|
|||||
Kрав[H2O] |
|
|
|
|
|
|
|
Kгид |
|
[B ][An- ] |
|
KHAnKBOH |
|||||||
|
[H ][OH- ] |
|
|
||||||
|
|
Kгид |
Kw |
|
|
||
|
|
KHAnKBOH |
|
||||
|
|
|
|
|
|||
Kw |
[HAn]2 |
; |
[HAn]2 |
Kw CBAn2 |
|||
KHAnKBOH |
KHAnKBOH |
||||||
|
CBAn2 |
|
|
||||
10
HAn H+ + An-
|
|
|
|
|
|
|
KHAn |
|
[H ][An- ] |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[HAn] |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[H ][An- ] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[HAn] |
KHAn |
|
|
|
|
|
|
|
||||
[H ]2[An- ]2 |
|
Kw CBAn2 |
|
|
|
[H ]2 CBAn2 |
|
Kw CBAn2 |
|
|
|||||||||
KHAn2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KHAn2 |
KHAnKBOH |
|
|
||||||
|
KHAnKBOH |
|
|
|
|||||||||||||||
[H ]2 |
|
|
Kw |
|
|
|
|
|
KwKHAn |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
KwKHAn |
||||||||
|
|
|
|
|
[H ] |
|
|
|
|
[H |
] |
|
|
||||||
KHAn |
KBOH |
|
KBOH |
KBOH |
|||||||||||||||
|
|
|
|
7 - 1 lgK HAn 1 lgKBOH |
|||||||||||||||
pH -lg |
|
KwKHAn |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
KBOH |
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
pH 7 |
1 pKHAn 1 pKBOH |
|
11 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
||||