Repetitor_po_Khimii

Пример. Составим молекулярное и ионное уравнения гидролиза хлорида никеля (II) NiCl2.

Гидролиз соли NiCl2 протекает по катиону, так как соль образована слабым основанием Ni(OH)2 и сильной кислотой НСl. Катион Ni2+ связывает гидроксид-ионы OH– воды. Ni(OH)2 — двухкислотное основание, поэтому гидролиз протекает по двум ступеням.

П е р в а я с т у п е н ь :

Ni2+ + 2Сl– + Н2О NiOH+ + Сl– + Н+ + Сl–

Ni!+ + Н2О NiOH+ + Н+

Продуктами первой ступени гидролиза NiCl2 являются основная соль NiOHCl и сильная кислота НСl.

В т о р а я с т у п е н ь (гидролиз основной соли, которая образовалась в результате первой ступени гидролиза):

NiOH+ + Сl– + H+ Ni(OH)2 + H+ + Сl–

Ni(OH)+ + H2O Ni(OH)2 + H+

Продуктами второй ступени гидролиза являются слабое основание гидроксид никеля (II) и сильная хлороводородная кислота НСl. Однако степень гидролиза по второй ступени намного меньше, чем по первой ступени.

Среда раствора NiCl2 — кислая, рН < 7, потому что в растворе увеличивается концентрация ионов Н+.

Гидролизу подвергаются не только соли, но и другие неорганические соединения. Гидролизуются также жиры, углеводы, белки и другие вещества, свойства которых изучаются в курсе органической химии. Поэтому можно дать более об-

щее определение процесса гидролиза:

Гидролиз — это реакция обменного разложения веществ водой.

240

Вопросы для контроля

1.Какую реакцию среды показывают водные растворы различных солей? Почему?

2.Что называется гидролизом соли?

3.В чем сущность гидролиза солей?

4.Что называется степенью гидролиза и от чего она зависит?

5.Какие соли подвергаются гидролизу?

6.Какие соли гидролизуются по аниону? Почему? Приведите примеры таких солей.

7.Какие соли гидролизуются по катиону? Приведите примеры таких солей.

8.Какие соли гидролизуются и по катиону, и по аниону? Приведите примеры таких солей.

9.Для каких солей гидролиз протекает необратимо? Приведите примеры таких солей.

10.Какие соли не гидролизуются? Почему?

11.Какие соли гидролизуются ступенчато? Приведите примеры таких солей.

Задачи и упражнения для самостоятельной работы

1.Изменится ли окраска фенолфталеина в растворе соли K2S? Составьте молекулярное и ионное уравнения гидролиза этой соли.

2.В одну пробирку налили раствор щелочи, в другую — раствор кислоты, в третью — раствор хлорида натрия NaCl. Как с помощью индикатора лакмуса определить, в какой из пробирок находится кислота, щелочь и хлорид натрия? Ответ объясните.

3.В одну пробирку налили раствор Nа2СO3, в другую — раствор CuBr2. Почему при добавлении фенолфталеина малиновую окраску имеет

только один раствор? Какой? Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза этих солей.

4.Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей

Cu(NO3)2, Na3PO4, (NH4)2CO3, NiSO4, CH3COORb, Al2(SO4)3. Растворы каких солей имеют рН < 7? В растворах каких солей метил-

оранж имеет желтый цвет?

5.Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей CaS,

Ca(CN)2, MgCl2, Na2SO3, K2CO3, Mn(NO3)2. Каково значение рН (больше или меньше 7) в растворах каждой из этих солей? В раство-

рах каких солей лакмус имеет синий цвет?

6.Даны соли: KCl, CoCl2, Na2CO3, Cs2SO4, Fe2(SO4)3, RbNO3, CH3COONa, Mg(NO3)2, NiOHNO3, BaI2.

241

Заполните следующую таблицу:

Какие из этих солей гидролизуются?

Растворы каких солей имеют рН < 7?

Уравнения гидролиза этих солей (молекулярные и ионные)

7.Изменится ли равновесие диссоциации воды при растворении:

а) КСl, б) Rb2S? Ответ объясните, составив соответствующие уравнения гидролиза.

8.Какие из следующих солей подвергаются гидролизу: CsCl, Rb2SiO3, CoI2, BaBr2, Fe(NO3)3, КСlО, AlBr3, Na2SO4, AgNO3, FeCl3? Растворы каких солей характеризуются значениями рН > 7? Составьте молеку-

лярные и ионные уравнения гидролиза этих солей.

9.Изменится ли окраска индикатора фенолфталеина в растворах сле-

дующих солей: К3РО4, K2SO3, (NH4)2SO4, AlCl3, LiBr? Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей. Растворы каких солей характеризуются значениями рН < 7?

10.Составьте молекулярные уравнения гидролиза солей на основании

сокращенных ионных уравнений:

а) Cr3+ + Н2O CrОН2+ + Н+; б) Fe2+ + Н2О FeOH+ + Н+; в) Аl3+ + Н2O АlOН2+ + Н+; г) Cu2+ + Н2O CuОН+ + Н+.

11.Какие из следующих солей: АlBr3, Cs2CO3, (NH4)2SO3, FeCl2, CoSO4, Na2SiO3, Pb(NO2)2 — подвергаются гидролизу: а) только по катиону, б) только по аниону, в) какие соли гидролизуются и по катиону, и по

аниону? Составьте уравнения гидролиза всех солей.

12.К 50 г раствора карбоната натрия с массовой долей растворенного вещества 10,6 % прилили избыточное количество раствора сульфата алюминия. Какой газ выделяется при этом? Каков объем этого газа (н. у.)?

Тест № 8 по теме: «Диссоциация воды. рН. Гидролиз солей»

(Число правильных ответов — 15)

Вариант I

1. Какова среда раствора, если [ОН–] = 10–11 моль/л?

242

2. Чему равно ионное произведение воды (t = 25 °С)?

4. Какова концентрация ионов Н+ (моль/л), если [ОН–] =

5. Чему равен рН раствора, если [Н+] = 10–5 моль/л?

6. Какие из следующих солей не подвергаются гидролизу?

7.Растворы каких электролитов характеризуются значениями рН > 7?

8. В растворах каких солей метилоранж имеет желтый

Вариант II

1. Чему равен рН раствора, если [ОН–] = 10–8 моль/л?

2.Какова среда раствора, если [ОН–] = [Н+]?

.А кислая .Б нейтральная

.В щелочная

3.Чему равна концентрация ионов ОН– (моль/л), если [Н+] =

= 10–1 моль/л?

243

4. При каких значениях рН раствора фенолфталеин окраши-

5. Какие из следующих солей подвергаются гидролизу?

6. Какую окраску приобретает лакмус в нейтральной

7.Растворы каких солей характеризуются значениями рН > 7?

8. В растворах каких солей метилоранж имеет красный

§ 5.8. Понятие о дисперсных системах. Коллоидные растворы

Как уже было сказано выше, растворы являются гомогенными смесями веществ, в которых составные части нельзя обнаружить ни визуально, ни с помощью оптических

приборов.

Кроме гомогенных, существуют гетерогенные смеси, в которых визуально или с помощью оптических приборов можно различить области разных веществ, разграниченные поверхностью раздела. Такие области называются фазами. Гетерогенная смесь состоит из двух или большего числа фаз.

Гетерогенные смеси, в которых одна фаза в виде отдельных частиц распределена в другой, называются дисперсными

244

системами. В таких системах различают дисперсионную среду и дисперсную фазу (раздробленное в дисперсионной среде

вещество).

Важнейшей характеристикой дисперсных систем является степень дисперсности, т. е. средний размер частиц дис-

персной фазы. По степени дисперсности дисперсные сис-

темы делятся на:

а) грубодисперсные (средний диаметр частиц более

10–6 м); б) тонко(высоко)дисперсные, или коллоидные системы

(диаметр частиц от 10–6 до 10–9 м, т. е. от 1 мкм до 1 нм).

От степени дисперсности зависят свойства дисперсных систем, в частности их устойчивость, Грубодисперсные системы являются неустойчивыми и со временем разделяются на дисперсную фазу и дисперсионную среду. Коллоиднодисперсные системы значительно более устойчивы.

В зависимости от агрегатного состояния дисперсионной среды и дисперсной фазы выделяют следующие основные виды дисперсных систем:

Среди дисперсных систем особый интерес представляют коллоидные растворы, или золи.

245

Коллоидные растворы — это высокодисперсные системы с жидкой дисперсионной средой.

Коллоидные частицы называются мицеллами.

Строение мицеллы рассмотрим на примере образования коллоидного раствора йодида серебра, получаемого при взаимодействии очень разбавленных растворов нитрата серебра и йодида калия:

AgNO3 + KI = AgI + KNO3

Ag+ + NO3– + K+ + I+ = AgI + K+ + NO3– Нерастворимые молекулы йодида серебра образуют ядро

коллоидной частицы. Вещество ядра, имеющее кристаллическую или аморфную структуру, нерастворимо в дисперсионной среде и состоит из нескольких тысяч нейтральных молекул или атомов. В рассматриваемом примере ядро — микрокристаллик йодида серебра, состоящий из большого числа т молекул AgI:

m[AgI]

ядро коллоидной частицы

Полученное ядро адсорбирует на своей поверхности те или иные ионы, имеющиеся в растворе. Обычно адсорбируются те ионы, которые входят в состав ядра, т. е. в данном случае ионы серебра или ионы йода. Если коллоидный раствор получают при избытке йодида калия, то адсорбируются

ионы йода. Они достраивают кристаллическую решетку ядра, прочно входят в его структуру, образуя адсорбционный слой,

и придают ядру отрицательный заряд: m[AgI]nI–. Ионы, ад-

сорбирующиеся на поверхности ядра и придающие ему соответствующий заряд, называются потенциалопределяющими

ионами. В растворе находятся также и ионы, противополож-

ные по знаку потенциалопределяющим ионам, их называют противоионами. В нашем примере противоионами являются

катионы К+, которые электростатически притягиваются потенциалопределяющими ионами адсорбционного слоя. Часть

противоионов К+ входит в адсорбционный слой. Ядро с адсорбционным слоем называется гранулой:

{m[АgI]пI–(п – х)К+}x–

ядро адсорбционный слой

гранула

246

Оставшаяся часть противоионов образует диффузный слой ионов. Ядро с адсорбционным и диффузным слоями и представляет мицеллу:

{m[АgI]пI– (п – х)К+}x– хК+

гранула диффузный слой

⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎬ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎭

мицелла

Наличие одноименного заряда у всех гранул данного коллоидного раствора (золя) является важным фактором его устойчивости. Заряд препятствует слипанию и укрупнению коллоидных частиц и поэтому нерастворимое вещество (в рассмотренном примере AgI) не выпадает в осадок.

При добавлении к золям электролитов происходит умень-

шение зарядов гранул, что приводит к слипанию частиц. Со-

единение коллоидных частиц в более крупные агрегаты называется коагуляцией.

В результате коагуляции частицы могут или выпасть в оса-

док под влиянием силы тяжести (этот процесс называется седиментацией), или образовать полутвердую упругую массу

(гель, или студень).

Еще сравнительно недавно к коллоидным растворам относили и растворы высокомолекулярных веществ (полимеров), например, растворы крахмала, белков и т. д. Однако исследования показали, что растворы полимеров представляют собой истинные растворы, хотя и обладают многими свойствами, сходными со свойствами коллоидных растворов. Молекулы полимеров, как и мицеллы, не проходят через полупроницаемые мембраны типа пергамента и целлофана. Такое сходство объясняется тем, что размеры молекул растворенных полимеров имеют тот же порядок величин, что и размеры коллоидных частиц; они значительно превосходят размеры обычных молекул. Этим же объясняется явление рассеивания света (опалесценция) как коллоидными растворами, так и растворами высокомолекулярных веществ. И все же еще раз подчеркнем, что растворы полимеров — это истинные растворы, в которых отсутствует основной признак коллоидной системы — гетерогенность, т. е. наличие поверхности раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой.

Примером сложной дисперсной системы является молоко, основные составные части которого — вода, жир, казеин

247

Часть II

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 6

ВАЖНЕЙШИЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, ИХ СВОЙСТВА И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ

В разделе 2 вы уже познакомились с классификацией неорганических веществ, с номенклатурой оксидов, оснований, кислот, амфотерных гидроксидов и важнейших типов солей. Ниже рассматриваются общие химические свойства и способы получения этих важнейших классов неорганических веществ с позиций тех теоретических представлений, которые были получены вами при изучении предыдущих разделов, в частности с позиции теории электролитической диссоциации. В заключение вскрывается генетическая связь между различными классами неорганических веществ.

Четкое представление о свойствах и способах получения важнейших классов неорганических веществ необходимо для успешного овладения материалом неорганической химии, изучения свойств отдельных химических элементов и их соединений.

249