Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курс лекций часть1.doc
Скачиваний:
12
Добавлен:
05.12.2018
Размер:
1.95 Mб
Скачать

0,01 Моль 0,01 моль 0,01 моль

Так как растворы очень разбавлены, то сумма их объемов равна объему смеси (1 дм3 + 1 дм3 = 2 дм3).

Отсюда [Ag+] = = 0,01 моль / 2 дм3 = 0,005 М (после смешивания). Аналогично можно найти концентрацию ионов SO в смеси: [SO] = 0,2 моль / 2 дм3 = 0,1 М.

Найдем ПК = [Ag+]2 [SO] = 2,5  10-6.

2,5  10-6 = ПК  ПР = 2  10-5.

Ответ: осадок выпадать не будет.

Гидролиз солей

Гидролиз - это обменное взаимодействие между частицами вещества, растворенного в воде и молекулами растворителя (воды).

Гидролизу могут подвергаться как органические, так и неорганические вещества. Наиболее практически важен гидролиз солей.

Любая соль является сильным электролитом, поэтому в водном растворе она существует только в виде ионов - катионов основного остатка и анионов кислотного остатка. Отсюда следует, что гидролиз соли сводится к обменному взаимодействию между ионами (катионами или анионами) и молекулами воды. Различают 3 случая гидролиза; гидролиз по катиону, гидролиз по аниону и совместный гидролиз по катиону и аниону одновременно.

А. Гидролиз по катиону

Гидролиз по катиону имеет место только в том случае, если в результате его протекания в растворе появляются частицы слабых электролитов (слабые основания или их основные остатки - гидроксокатионы). Так, например, сульфат натрия Na2SO4 не подвергается гидролизу по катиону (NaOH - сильный электролит), в то время как сульфат меди (II) CuSO4 гидролизуется по катиону.

При переходе в водный раствор CuSO4 полностью распадается на ионы:

CuSO4 = Cu+2 + SO

Далее идет гидролиз иона Сu+2 по двум ступеням (первая ступень - гидролиз самого иона Cu+2, а вторая ступень - гидролиз его гидрокатиона):

I ступень гидролиза: Cu+2 + H2O CuOH+ + H+.

II ступень гидролиза: CuOH+ + H2O Cu(OH)2 + H+

Cуммарное уравнение: Cu+2 + 2H2O Cu(OH)2 + 2H+

Данные уравнения написаны в ионном виде. Можно написать и молекулярные уравнения гидролиза, хотя эта форма записи носит формальный характер, так как гидролиз соли - ионное взаимодействие:

I ступень: 2CuSO4 + 2H2O (CuOH)2SO4 + H2SO4

II ступень: (CuOH)2SO4 + 2H2O Cu(OH)2 + H2SO4 .Суммарное уравнение: CuSO4 + 2H2O Cu(OH)2 + H2SO4 .

Из рассмотренного примера следует, что при гидролизе по катиону cреда всегда становится кислой (рН  7). Исходя из принципа Ле-Шателье можно сделать вывод о том, что гидролиз по второй ступени протекает значительно слабее, чем по первой. Так как гидролиз уже по первой ступени в большинстве случаев является процессом маловыраженным (равновесие смещено влево), то во многих случаях вторую (и последующие) ступени гидролиза не учитывают. По этой же причине при слабом гидролизе довольно бессмысленным является и суммарное уравнение.

Следует обратить внимание на тот факт, что гидролиз по сути является реакцией, обратной нейтрализации (взаимодействие между кислотой и основанием). Любая реакция нейтрализации является экзотермическим процессом. Поэтому обратная ей реакция (гидролиз) всегда эндотермична. Из-за этого любой гидролиз усиливается при нагревании раствора и ослабляется при его охлаждении.

Б. Гидролиз по аниону

Анионы подвергаются гидролизу только в том случае, если в результате реакции образуются частицы слабых электролитов (слабые кислоты или их кислотные остатки - гидроанионы). Подобно гидролизу по катиону, гидролиз по аниону является процессом обратимым, причем равновесие в большинстве случаев заметно сдвинуто влево.

Для примера рассмотрим гидролиз карбоната натрия, который при переходе в водный раствор диссоциирует по уравнению:

Na2CO3 = 2Na+ + CO

Далее идет гидролиз по 2 ступеням (в ионном виде):

I cтупень: CO + H2O HCO + OH-

II ступень: HCO + H2O H2CO3 + OH-

Суммарное уравнение: CO + 2H2O H2CO3 + 2OH-

То же самое в молекулярном виде:

I ступень: Na2CO3 + H2O NaHCO3 + NaOH

II ступень: NaHCO3 + H2O H2CO3 + NaOH .

Cуммарное уравнение: Na2CO3 + 2H2O H2CO3 + 2NaOH

Главный вывод: при гидролизе по аниону среда всегда становится щелочной (рН  7).

Все остальные рассуждения аналогичны тем, что были приведены при рассмотрении гидролиза по катиону:

1) вторая и последующие ступени протекают значительно слабее первой.

2) нагревание всегда усиливает любой гидролиз, а охлаждение - ослабляет.

В. Совместный гидролиз

В отличие от двух предыдущих случаев, совместный гидролиз является процессом, равновесие которого сильно смещено вправо. Часто гидролиз такого типа является даже практически необратимой реакцией.

Для протекания совместного гидролиза необходимо, чтобы в растворе одновременно находились гидролизующиеся катионы и гидролизующиеся анионы. Такая ситуация может возникнуть в 2 случаях:

a) если соль слабого основания и слабой кислоты растворить в воде (такое встречается нечасто, т.к. подавляющее большинство таких солей в воде растворимы очень плохо);

б) если смешать растворы двух солей, один из которых содержит гидролизующиеся катионы, а второй - гидролизующиеся анионы.

Соли слабых оснований и кислот, подвергающиеся полному гидролизу можно найти в таблице растворимости - они там обозначены прочерками. (Внимание: прочерк может соответствовать так же не существующему соединению, например СuJ2).

Рассмотрим явления, имеющие место при растворении силиката олова (II) SnSiO3 :

SnSiO3 = Sn+2 + SiO

Cтупени

Гидролиз по катиону

Гидролиз по аниону

I

Sn+2 + H2O SnOH+ + H+

SiO + H2O HSiO + OH-

II

SnOH+ + H2O Sn(OH)2 + H+

HSiO + H2O H2SiO3 + OH-

В ходе гидролиза по катиону в растворе появляются избыточные ионы водорода, а при гидролизе по аниону - избыточные гидроксоанионы. Эти ионы практически мгновенно вступают в реакцию нейтрализации:

H+ + OH- = H2O

За счет реакции нейтрализации равновесие всех четырех реакций гидролиза резко смещается вправо (по принципу Ле-Шателье). В результате совместный гидролиз данной соли протекает практически необратимо, с образованием кремниевой кислоты и гидроксида олова (II):

SnSiO3 + 2H2O = Sn(OH)2 + H2SiO3

Подобные процессы происходят, если смешать растворы AlCl3 и Na2CO3. После смешивания в растворе начинается совместный гидролиз (ионов Al+3 и CO), который приводит к выделению углекислого газа (разложение угольной кислоты) и появлению осадка гидроксида алюминия.

2Al+3 + 3CO + 3H2O = 2Al(OH)3  + 3CO2

2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCl