АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Гидролиз солей

Читайте также:
  1. ИОНООБМЕННЫЕ РЕАКЦИИ. ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ
  2. Как работает гидролизат?
  3. Ферментативные гидролизаты крахмалосодержащего сырья как источник углеводного питания для микроорганизмов.
  4. Ферментативный гидролиз крахмала.
  5. Что такое гидролизат сывороточного протеина?

Гидролиз солей – частный случай весьма распространенных в природе реакций гидролиза. Процессы обменного взаимодействия между молекулами растворенного вещества и воды играют важную роль в осуществлении биохимических циклов клетки, обмена веществ в живых организмах, при получении и хранении химических соединений, в том числе и фармацевтических препаратов.

 

Основные понятия и определения:

Гидролиз соли - взаимодействие соли с водой, приводящее к образованию слабого или малорастворимого электролита и изменению рН среды
Типы гидролиза: - гидролиз по аниону - гидролиз по катиону - гидролиз по катиону и аниону   - в растворах солей, образованных анионами слабых кислот и катионами сильных оснований (KCN), рН > 7   - в растворах солей, образованных катионами слабых оснований и анионами сильных кислот (AICI3), рН < 7 - в растворах солей, образованных анионами слабых кислот и катионами слабых оснований (CH3CCNH4), значение рН определяется сравнением силы образовавшихся кислоты и основания
Степень гидролиза (h) - отношения концентрации соли, подвергшейся гидролизу, к концентрации соли в растворе h =
Факторы, влияющие на степень гидролиза - природа соли, концентрация, температура
Константа гидролиза(Кг) - отношения произведения равновесных продуктов гидролиза к равновесной концентрации гидролизующегося иона; например, для реакции гидролиза аниона слабой кислоты А- + Н2О НА- +ОН- Кг =
Факторы, влияющие на константу гидролиза - природа соли, температура
Закон разбавления Оствальда для случая гидролиза h= при разбавлении раствора соли степень ее гидролиза увеличивается

 

Уравнения для расчета константы, степени гидролиза и рН растворов и гидролизующихся солей:

Типы соли Кг h рН
Соль слабой кислоты и сильного основания 7- КДкисл + С
Соль сильной кислоты и слабого основания 7+ КДосн - С
Соль слабой кислоты и слабого основания 7- КДкисл + КДосн

Гидролиз солей – это взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию слабого электролита.

Различают 3 типа гидролиза солей:

а) гидролиз по аниону. Соль образована сильным основанием и слабой кислотой. Например, CH3COONa.

Диссоциация соли (сильный электролит):

CH3COONa ® CH3COO- + Na+. (1)

Диссоциация воды (слабый электролит):

Н2О Û Н+ + ОН-. (2)

Ацетат-ионы связывают ионы Н+ с образованием молекулы слабого электролита – уксусной кислоты:

CH3COO- + Н+ Û CH3COOH. (3)

Суммируя уравнения (2), (3), получаем уравнение гидролиза соли в ионном виде:

CH3COO- + Н2О Û CH3COOH + ОН-. (4)

Уравнение (4) показывает, что идет накопление гидроксид-ионов, а потому раствор приобретает щелочную реакцию.

В молекулярном виде гидролиз CH3COONa записывается так:

CH3COONa + Н2О Û CH3COOH + NaOH.

Количественно реакция гидролиза характеризуется:

1) степенью гидролиза (h) – отношением числа гидролизовавшихся молекул соли к исходному числу молекул соли;

2) константой гидролиза (Кг).

В соответствии с законом действующих масс константа равновесия для реакции (4):

 

или

Поскольку [Н2О]»const, то К[Н2О]»const=Кг; где Кг – константа гидролиза.

Учитывая, что , получаем:

Константа диссоциации СН3СООН (Кк):

CH3COOНÛCH3COO-+

, тогда .

Чем больше Кг, тем сильнее соль гидролизуется.

Обозначим концентрацию соли CH3COONa через С. Тогда [CH3COONa]=[CH3COO-]=C. Степень гидролиза, согласно определению, можно записать для уравнения (4) следующим образом: h = .

Поскольку [СН3СООН]= [ОН-], то .

Для уравнения (4) концентрация негидролизовавшихся ионов [CH3COO-] = C - Ch.

Таким образом, . Так как для многих солей величина h – величина очень малая, то 1-h» 1 и Ch2 » Квк. Откуда ;

б) гидролиз по катиону. Соль образована сильной кислотой и слабым основанием. Например, NH4Cl:

NH4Cl ® NH4+ + Cl-

Н2О Û Н+ + ОН-

NH4+ + ОН- Û NH4OH

т. е. NH4+ + Н2О Û NH4OH + Н+

В молекулярном виде:

NH4Cl + Н2О Û NH4OH + HCl.

В этом случае реакция раствора кислая, т. к. происходит накопление ионов Н+. По аналогии с вышерассмотренным примером можно получить константу и степень гидролиза для такого типа гидролиза.

Для двух типов гидролиза степень гидролиза тем больше:

1) чем больше Кв, т. е. чем больше температура (т. к. Кв возрастает с температурой);

2) чем меньше Кк и Косн, т. е. чем слабее кислота или основание, которые образуются в результате гидролиза соли;

3) чем меньше концентрация, т. е. чем больше разбавлен раствор.

Таким образом, чтобы усилить гидролиз солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой или сильным основанием и слабой кислотой, необходимо разбавить раствор соли и нагреть его;

в) гидролиз по катиону и аниону. Соль образована слабой кислотой и слабым основанием. Например, CH3COONH4:

CH3COONH4 ® CH3COO- + NH4+

Н2О Û Н+ + ОН-

CH3COO- + Н+ Û CH3COOH

NH4+ + OН- Û NH4OH

т. е. CH3COONH4 + Н2О Û CH3COOН + NH4ОН.

Степень гидролиза солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием, от разбавления не зависит. В этом случае рН водных растворов солей может быть больше, равен или меньше 7: реакция раствора кислая, если Кк > Косн; щелочная – Кк < Косн; нейтральная – Кк» Косн.

Гидролиз солей многоосновных кислот и многокислотных оснований протекает ступенчато в соответствии со ступенчатой диссоциацией. Например, для Na2CO3:

CO3-2 + H2O Û HCO3- + OH-

HCO3- + H2O Û H2CO3 + OH-

П ример 1. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: a) NaCN; б) К2СО3; в) ZnSO4. Определите реакцию среды растворов этих солей.

Решение. а) цианид натрия NaCN – соль слабой одноосновной кислоты HCN и сильного основания NaOH. При растворении в воде молекулы NaCN полностью диссоциируют на катионы Na+ и анионы CN-. Катионы натрия Na+ не могут связывать анионы воды ОН-, так как NaOH – сильный электролит. А анионы CN- связывают катионы воды Н+, образуя молекулы слабого электролита. Соль гидролизуется по аниону.Ионно-молекулярное уравнение гидролиза имеет вид:

CN- + Н2О Û ОН- + HCN или в молекулярной форме:CN + Н2О Û КОН + HCN. В результате гидролиза появляется избыток гидроксид-ионов ОН-, поэтому раствор имеет щелочную реакцию среды
(рН > 7);

б) карбонат калиясоль слабой многоосновной кислоты и сильного основания. В этом случае анионы соли СО32-, связывая водородные ионы воды Н+, образуют анионы кислой соли НСО3 -, а не молекулы Н2СО3, так как ионы НСО3- диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Н2СО3. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение имеет вид:

СO3- + H2O Û ОН- + НСO3- или в молекулярной форме:К2СО3 + Н2О Û КОН + NaHCО3.В растворе появляется избыток ионов ОН -, поэтому раствор К2СO3 имеет щелочную реакцию (рН > 7);

в) сульфат цинка ZnSО4 – соль слабого многокислотного основания Zn(OH)2 и сильной кислоты H2SO4. В этом случае катионы Zn2+ связывают гидроксильные ионы воды ОН-, образуя катионы основной соли ZnOH+. Образование молекул Zn(OH)2 не происходит, так как ионы ZnОН+ диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Zn(OH)2. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону.

Ионно-молекулярное уравнение гидролиза имеет вид:

Zn2+ + Н2О Û Н+ + ZnОН+ или в молекулярной форме:

2ZnSО4 + 2Н2О Û (ZnOH)24 + H2SO4.

В растворе появляется избыток ионов водорода Н+, поэтому раствор ZnSО4 имеет кислую реакцию (рН < 7).

Пример 2. При смешивании растворов А12(SО4 )3 и Na2S каждая из взятых солей гидролизуется необратимо и до конца. Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярным уравнениями.

Решение. Если в раствор гидролизующейся соли ввести реагент, связывающий образующиеся при гидролизе ионы Н+ или анионы ОН-, то в соответствии с принципом Ле-Шателье равновесие смещается в сторону усиления гидролиза; в результате гидролиз может протекать полностью, до образования его конечных продуктов.

При смешивании растворов солей А12(SО4)3 и Na2S происходит взаимное усиление гидролиза, так как гидролиз А12(SО4)3 сопровождается накоплением в растворе ионов Н+, а гидролиз Na2S – накоплением ионов ОН-. В результате гидролиз каждой из солей протекает необратимо до конца: сульфат алюминия гидролизуется с образованием Аl(ОН)3, а сульфид натрия – с образованием газообразного Н2S.

Контрольные задания:

1. Составьте ионные и молекулярные уравнения реакции гидролиза, протекающего при смешивании растворов К2S и CrCI3.

2. Составьте ионные и молекулярные уравнения реакции гидролиза солей: MnCI2, Na2CO3. Укажите реакцию среды в каждом растворе.

3. Объясните, почему в водном растворе NaНCO3 среда слабощелочная, а в растворе NaНSO3- слабокислая. Ответ подтвердите соответствующими расчетами.

4. Составьте ионные и молекулярные уравнения реакции гидролиза NH4CI и рассчитайте Кг. Кд NH4ОН =1,8*10-5.

5. Составьте ионные и молекулярные уравнения реакции гидролиза СН3СООNH4 и рассчитайте Кг. Кд NH4ОН =1,8*10-5, Кд СН3СООH = 1,8*10-5.

6. Вычислите степень гидролиза ZnCI2 по первой ступени в 0,5 М растворе. Кд2 = 1,0*

7. 10-17.

8. Составьте ионные и молекулярные уравнения реакции гидролиза Na2CO3 и рассчитайте Кг. Кд1 H2СО3 =4,5*10-7, Кд2 H2СО3 = 4,7*10-11

9. Составьте ионные и молекулярные уравнения реакции гидролиза Na3РO3 и рассчитайте Кг. Кд1 H3РО4 =7,5*10-3, Кд2 H3РО4 = 6,3*10-8 , Кд3 H3РО4 = 1,3*10-12

10. Составьте ионные и молекулярные уравнения реакции гидролиза NaН2РO4 и рассчитайте Кг. Кд1 H3РО4 =7,5*10-3, Кд2 H3РО4 = 6,3*10-8 , Кд3 H3РО4 = 1,3*10-12

11. Определите степень гидролиза и рН 0,005 н раствора КСN. Кд = 4,9*10-10.

12. Какие из перечисленных ниже солей подвергаются гидролизу: NaCN, KNO3, NaNO2? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение рН (больше или меньше 7) имеют растворы этих солей?

13. В какой цвет будет окрашен лакмус в водных растворах KCN, NH4Cl, K2SO3, NaNO3, FeCl3, Na2CO3?

14. Объясните, почему водные растворы нитрита натрия и карбоната лития имеют щелочную реакцию. Ответ подтвердите уравнениями реакций в ионной и молекулярной формах.

15. Какие процессы будут происходить при смешении водных растворов сульфида натрия и хлорида алюминия? Составьте уравнение реакции.

16. Какие из перечисленных ниже солей имеют рН раствора, равный рН чистой воды: KNO3, KNO2, Cu(NO3)2, КСl, СН3СООNН4? Ответ обоснуйте.

17. Запишите в молекулярной и ионно-молекулярной формах уравнения процессов, происходящих при сливании водных растворов карбоната натрия и хлорида алюминия, сульфата хрома (III) и сульфида калия, учитывая, что гидролиз протекает до конца.

18. Изменится ли рН среды раствора хлорида цинка при кипячении?

19. Какие из перечисленных ниже солей, подвергаясь частичному гидролизу, образуют основные соли: а) Cr2(SO4)3; б) Na2CO3; в) AgNO3; г) AlCl3?

20. Добавление каких из перечисленных ниже реагентов к раствору FeCl3 усилит гидролиз соли:
а) НСl; б) NаОН; в) ZnCl2; г) Na2CO3; д) NH4Cl; е) Zn; ж) H2O?

21. Почему раствор сульфида калия окрашивается в малиновый цвет при добавлении фенолфталеина?

22. Какое значение рН (больше или меньше 7) имеют растворы солей: Na2S, А1С1з, NiSO4? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

23. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: Pb(NO3)2, Na2CO3, Fe2(SO4)3. Какое значение рН (больше или меньше 7) имеют растворы этих солей?

24. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения совместного гидролиза, происходящего при смешивании растворов K2S и СrС1з. Каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты.

25. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей СНзСООК, ZnSO4, А1(NOз)з. Какое значение рН (больше или меньше 7) имеют растворы этих солей?

26. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза тех из приведенных солей, растворы которых имеют щелочную реакцию: ZnSO4, К2SiOз, BaCl2, Сs2СОз, NH4NO3.

27. Какие из приведенных солей подвергаются гидролизу: RbCl, Cr2(SO4)3, Ni(NO3)2? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение рН (больше или меньше 7) имеют растворы этих солей?

28. К раствору FеС1з добавили следующие вещества: а) НС1; б) КОН; в) ZnCl2; г) Nа2СО3. В каких случаях гидролиз железа (III) хлорида усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения соответствующих солей.

29. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза тех из приведенных солей, растворы которых имеют кислую реакцию: NaBr, Na2S, NH4Cl, CuSO4, KCN, CoCl2.

30. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: CuCl2, Сs2СО3, Сr(NО3)3. Какое значение рН (больше или меньше 7) имеют растворы этих солей?

31. При смешивании растворов FеСl3 и К2СОз каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Выразите этот гидролиз ионно-молекулярным и молекулярным уравнениями.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.013 сек.)