- •Задания для срс
- •1. Строение атома и периодическая система
- •Примеры решения задач
- •Степени окисления фосфора, серы, хлора
- •Задачи Билет 1.1
- •Билет 1.3
- •Билет 1.4
- •Билет 1.5
- •Билет 1.6
- •Билет 1.7
- •Билет 1.8
- •Билет 1.9
- •Билет 1.10
- •Билет 1.11
- •Билет 1.12
- •Билет 1.13
- •Билет 1.14
- •Билет 1.15
- •Билет 1.16
- •Билет 1.17
- •Билет 1.18
- •Билет 1.19
- •Билет 1.20
- •2. Химическое равновесие
- •Примеры решения задач
- •3. Свойства разбавленных растворов неэлектролитов
- •Примеры решения задач
- •4. Реакции обмена в растворах электролитов
- •Примеры решения задач
- •5. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Гидролиз солей.
- •Примеры решения задач 5 а) Ионное произведение воды. Водородный показатель
- •Примеры решения задач 5 б) Гидролиз солей
- •Приложение
5. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Гидролиз солей.
Вода, являясь очень слабым электролитом, в незначительной степени диссоциирует с образованием ионов водорода и гидроксид-ионов:
Н2О ↔ Н+ + ОН‾ (а)
Прилагая к этому равновесию закон действия масс, получаем:
K =
Степень диссоциации воды очень мала, поэтому концентрацию недиссоциированных молекул воды [H2O] можно считать величиной постоянной и ввести ее в константу равновесия. Тогда К′ = [H+][OH‾]
Для воды и разбавленных растворов при неизменной температуре произведение концентраций ионов водорода на ионы гидроксила есть величина постоянная, называется ионным произведением воды. Численное значение ионного произведения воды 10-14, т.е.
[H+][OH‾] = 10-14 (б)
Из соотношения (б) вытекает, что
[H+] = моль/ л; [OH‾] = моль/ л.
В кислых средах [H+] > [OH‾], в щелочных средах [H+] < [OH‾], в нейтральных растворах [H+] = [OH‾] = = 10-7 моль/ л
Для характеристики реакции среды (кислая, щелочная, нейтральная) обычно приводят не концентрации водородных и гидроксильных ионов, а их десятичные логарифмы, взятые с обратным знаком. Эти величины обозначаются символами рН и рОН и называются соответственно водородным и гидроксильным показателями:
рН = -lg [H+]; рОН = -lg [ОH‾]
[H+], рН и рОН в различных средах имеют следующие значения:
в нейтральных [H+] = 10‾7 моль/ л; рН = 7; рОН = 7;
в кислых [H+] > 10‾7 моль/ л; рН < 7; рОН > 7;
в щелочных [H+] < 10‾7 моль/ л; рН > 7; рОН < 7.
Концентрация ионов водорода так же может быть вычислена по одной из следующих формул:
[H+] = α ∙ С = К / α = (моль/ л),
где α – степень диссоциации кислоты, выраженная в долях единицы;
С – молярная концентрация эквивалентов кислоты, моль/ л;
К – константа диссоциации кислоты.
По аналогии для щелочных растворов:
[ОH‾] = α ∙ С = К / α = (моль/ л),
где С – молярная концентрация эквивалентов основания, моль/ л;
α – степень диссоциации и К – константа диссоциации основания.
Логарифмируя соотношение [H+][OH‾] = 10-14 и меняя знаки на обратные, получаем:
рН + рОН = 14.
Гидролизом солей называется обменное взаимодействие ионов соли с водой, которое приводит к образованию слабого электролита и сопровождается изменением pH среды. Изменение pH среды происходит вследствие нарушения ионного равновесия диссоциации воды H2O ↔ H+ + OH‾. Катионы сильных оснований и анионы сильных кислот не образуют слабых электролитов, поэтому гидролизу не подвергаются. Если же соли содержат в своем составе ионы слабых кислот и оснований, либо те и другие одновременно, то в водных растворах они гидролизуются. В этих случаях в растворе могут устанавливаться следующие равновесия:
а) при гидролизе аниона (A‾) слабой кислоты: А‾+ HOH ↔ HA + OH-
(образуются ионы OH-, среда щелочная, pH >7);
б) при гидролизе катиона (B+) слабого основания: B+ + HOH ↔ BOH + H+
(образуются ионы Н+, среда кислая, pH <7);
в) при гидролизе катиона слабого основания и аниона слабой кислоты:
А‾ + НОН ↔ НА + ОН-, В+ + НОН ↔ ВОН + Н+
Гидролиз солей, образованных многоосновными кислотами или многокислотными основаниями, протекает ступенчато (преимущественно по первой ступени) с образованием кислых или основных солей, Введение дополнительного количества ионов H+ или OH+ в равновесную систему может усилить или подавить процесс гидролиза в соответствии с принципом Ле Шателье.