- •Контрольная работа по химии №4: Растворы электролитов.
- •1. Растворы и их концентрация.
- •2. Растворы электролитов.
- •3. Реакции ионного обмена.
- •4. Гидролиз солей.
- •4.1. Гидролиз солей сильных оснований и слабых кислот.
- •4.2. Гидролиз солей слабых оснований и сильных кислот.
- •4.3. Гидролиз солей сильных оснований и сильных кислот.
4.2. Гидролиз солей слабых оснований и сильных кислот.
Пример 4.2.1 Гидролиз NH4I (соль образована нейтрализацией слабого основания NH4OH сильной кислотой HI).
Развёрнутое ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
NH4+ +I- +HOH=NH4OH+I- +H+.
Сокращённое ионно-молекулярное уравнение:
NH4+ +HOH=NH4OH+H+.
Как видно из уравнения, в результате гидролиза ионы ОН- воды связываются в молекулы слабого основания NH4OH, тогда как ионы Н+ в свободном состоянии накапливаются в растворе, придавая ему кислый характер (рН<7).
Молекулярное уравнение в данном случае очевидно:
NH4I+HOH=NH4OH+HI.
Пример 4.2.2. Гидролиз СоSO4 (соль образована слабым основанием- гидроксидом кобальта (II) Co(OH)2 и сильной серной кислотой H2SO4).
Развёрнутое ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Со2+ +SO42- +HOH=CoOH+ +SO42- +H+.
Сокращённое ионно-молекулярное уравнение:
Co2+ +HOH=CoOH+ +H+.
Опять же, как и в примере 4.2.1, ионы ОН- воды связываются катионами слабого основания, а ионы Н+ накапливаются в растворе в свободном виде, придавая раствору кислый характер (рН<7). Из уравнения видно, что в результате связывания ионов ОН- образуется не нейтральное основание Со(ОН)2, а заряженный гидроксокатион СоОН+, то есть гидролиз протекает по первой ступени.
Некоторую сложность в рассматриваемом примере представляет составление молекулярного уравнения по развёрнутому ионно- молекулярному. Т.к. в правой части уравнения фигурируют катионы 2-х типов, а анион один, для составления нейтральных комбинаций с каждым из 2-х катионов необходимо иметь также 2 аниона Поэтому, чтобы составить молекулярное уравнение, развёрнутое ионно-молекулярное уравнение необходимо удвоить:
2Со2+ +2SO42- +2HOH=2CoOH+ +2SO42- +2H+.
Соответственно преобразованному ионно-молекулярному уравнению молекулярное уравнение гидролиза записывается:
2CoSO4+2HOH=(CoOH)2SO4+H2SO4.
Как видно из молекулярного уравнения, при гидролизе соли CoSO4 по первой ступени образуется не гидроксид кобальта (II) Co(OH)2, а основная соль-гидроксосульфат кобальта (II). Это общее правило: при гидролизе солей слабых оснований многозарядных катионов и сильных кислот образуются основные соли.
Общим для солей слабых оснований и сильных кислот является то, что вследствие гидролиза их растворы приобретают кислый характер (рН<7), то есть растворы солей данного типа являются фактически кислотами.
4.3. Гидролиз солей сильных оснований и сильных кислот.
Пример 4.3.1. Взаимодействие КСl с водой (соль образована сильным основанием КОН и сильной кислотой HСl).
Развёрнутое ионно-молекулярное уравнение:
К+ +Cl- +HOH=K+ +OH- +Cl- +H+.
Уравнение показывает, что ионы соли не участвуют в реакции: не происходит связывания ни ионовН+, ни ионов ОН-.
Сокращённое ионно-молекулярное уравнение:
НОН=ОН- +Н+.
Из сокращённого уравнения видно, что в водном растворе KСl процесс сводится к диссоциации самой воды, вследствие которой образуются ионы Н+ и ОН- в равных количествах. Поэтому раствор рассматриваемой соли нейтрален (рН=7). Равным образом из-за отсутствия гидролиза нейтральными являются растворы всех солей сильных оснований и сильных кислот.
Несмотря на отсутствие гидролиза, оформление рассматриваемого процесса закончим записью молекулярного уравнения:
KCl+HOH=KOH+HCl.
Записанное молекулярное уравнение лишний раз свидетельствует в пользу того, что при рассмотрении любой реакции ионного обмена не следует ограничиваться молекулярным уравнением, а обязательно необходимо записывать ионно-молекулярное уравнение, т.к. только оно даёт истинную информацию о реакции. На самом деле, молекулярное уравнение взаимодействия КСl с водой указывает на наличие реакции, тогда как ионно-молекулярное уравнение приводит к однозначному выводу: KСl гидролизу не подвергается.
Итак, соли сильных кислот и сильных оснований гидролизу не подвергаются; рН растворов этих солей равен 7.
1 Эквивалентом вещества называется его реальная или условная частица, которая в химических реакциях эквивалентна 1 атому или 1 иону водорода. Например, КОН эквивалентен 1 иону Н+, что хорошо видно из реакции КОН+НCl=KCl+H2O; в реакции Fe+2HCl=FeCl2+H2 атом Fe эквивалентен двум ионам Н+, т.е. эквивалентом железа является условная частица – половина его атома.
2 Множитель 10-3 в знаменателе – коэффициент перевода объёма раствора из миллилитров в литры.
3 Множитель 10-3 в знаменателе – коэффициент перевода объёма раствора из см3 в литры.
4 Множитель 10-3 – коэффициент для перевода объёма из миллилитров в литры.
5 Множитель 103 – коэффициент для перевода объёма из литров в см3.
6 Численные значения констант диссоциации слабых электролитов – табличные данные.
7 Амфотерные гидроксиды в контрольной работе не рассматриваются.
8 О комплексных соединениях см. также методические указания к контрольной работе №1.
9 Гидролиз солей слабых кислот и слабых оснований в контрольной работе не рассматривается.
10 Оформление реакций гидролиза целесообразно начинать с записи развёрнутого ионно-молекулярного уравнения. При этом, как обычно, сильные электролиты записываются в виде свободных ионов, слабые - в молекулярном виде. Очевидно, что вода в ионно-молекулярных уравнениях гидролиза должна всегда записываться в виде молекул Н2О.
Т.к. гидролиз солей заключается во взаимодействии ионов соли с ионами Н+ и ОН- воды, целесообразно в уравнениях гидролиза молекулярную форму воды представлять как связанную совокупность этих ионов: НОН.