|
4. Растворы. Гидролиз солей.
|
|
| FilIgor | Дата: Среда, 07.11.2012, 11:43 | Сообщение # 1 |
 Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| 4.1. Определение солей, подвергающихся гидролизу.
Задание.
Определить, какие соли из перечисленных подвергаются гидролизу, какие из них по катиону, какие по аниону, какие и по катиону, ти по аниону.
NaCl, KI, Rb2SO4, Ba(ClO4)2, K2CO3, KCN, K2SO3, FeCl3, NH4Cl, CuCl2, (NH4)2CO3.
Решение.
Гидролиз по катиону не идет, если катион образует сильное основание (щелочь).
Это: щелочные, щелочноземельные металлы, серебро.
Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Ag+.
Гидролиз по аниону не идет, если анион - кислотный остаток сильной кислоты.
Это: галогеноводороды (кроме HF), серная, азотная, хлорная кислоты.
HCl, HBr, HI, H2SO4, HNO3, HClO4.
Отсюда:
1. Соли NaCl, KI, Rb2SO4, Ba(ClO4)2, образованы сильной кислотой и сильным основанием. Не гидролизуются.
2. Соли K2CO3, KCN, K2SO3, образованы сильным основанием и слабыми кислотами. Гидролиз по аниону.
3. Соли FeCl3, NH4Cl, CuCl2, образованы слабым (малорастворимым) основанием и сильной кислотой. Гидролиз по катиону.
4. (NH4)2CO3. Образован слабым основанием и слабой кислотой. Гидролиз по катиону и аниону.
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
| FilIgor | Дата: Среда, 07.11.2012, 11:48 | Сообщение # 2 |
|
Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| 4.2. Уравнения гидролиза.
Задание.
Записать уравнения гидролиза солей, определить среду раствора.
NaCl, KCN, K2CO3, NH4Cl, CuCl2, Al2(SO4)3, Al2S3.
Решение.
1. NaCl не гидролизуется.
2. KCN - гидролиз по аниону.
KCN + H2O <=> KOH + HCN
CN- + H2O <=> OH- + HCN. Щелочная среда.
3. K2CO3 - гидролиз по аниону. В случае многоосновных кислот (оснований) гидролиз идет ступенчато.
а) Первая ступень.
K2CO3 + H2O <=> KOH + KHCO3
CO32- + H2O <=> HCO3- + OH-
б) Вторая ступень.
KHCO3 + H2O <=> KOH + H2CO3.
HCO3- + H2O <=> H2CO3 + OH-. Щелочная среда.
4. NH4Cl. Гидролиз по катиону.
NH4Cl + H2O <=> NH3*H2O + HCl
NH4+ + H2O <=> NH3*H2O + H+
(NH3*H2O иногда пишут в виде NH4OH, что по современным представлениям не вполне точно).
5. CuCl2. Гидролиз по катиону.
а) Первая ступень.
CuCl2 + H2O <=> Cu(OH)Cl + HCl
Cu2+ + H2O <=> CuOH+ + H+
б) Вторая ступень.
Cu(OH)Cl + H2O <=> Cu(OH)2 + HCl
CuOH+ + H2O <=> Cu(OH)2 + H+. Кислая среда.
Еще пример: гидролиз по трем ступеням (сульфат алюминия).
Напишите уравнение гидролиза Al2(SO4)3.
I cтупень.
Al3+ + H2O ---> AlOH2+ + H+
Al2(SO4)3 + 2H2O ---> 2AlOHSO4 + H2SO4
II cтупень.
AlOH2+ + H2O ---> Al(OH)2+ + H+
2AlOHSO4 + 2H2O ---> (Al(OH)2)2SO4 + H2SO4
III cтупень.
Al(OH)2+ + H2O ---> Al(OH)3 + H+
(Al(OH)2)2SO4 + 2H2O ---> 2Al(OH)3 + H2SO4
Заметим, что на практике гидролиз идет главным образом только по первой ступени.
Отдельно стоит пример 6, где соль образована слабой кислотой и слабым основанием.
В этом случае идет полный необратимый гидролиз.
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
| FilIgor | Дата: Среда, 07.11.2012, 11:54 | Сообщение # 3 |
|
Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| 4.3. Совместный гидролиз.
Задание.
Совместный гидролиз.
При действии на раствор соли трехвалентного железа карбонатом натрия в осадок выпадает не карбонат железа, а его гидроксид, и выделяется газ.
Объяснить это явление.
Решение.
Гидролиз солей сильных кислот (HCl, HNO3, HBr, H2SO4) трехвалентного железа протекает по катиону, среда раствора соли кислая (pH < 7). Гидролиз соли протекает в три ступени:
I: Fe3+ + H2O <--> FeOH2+ + H+
II: FeOH2+ + H2O <--> Fe(OH)2+ + H+
III: Fe(OH)2+ + H2O <--> Fe(OH)3 + H+
Гидролиз карбоната натрия, как соли образованной сильным основанием (NaOH) и слабой кислотой (H2CO3), протекает по аниону в 2 ступени. Среда раствора соли щелочная (pH > 7).
I:
Na2CO3 + H2O <--> NaOH + NaHCO3
2Na+ + CO32- + H2O <--> Na+ + OH- + Na+ + HCO3-
CO32- + H2O <--> OH- + HCO3-
II:
NaHCO3 + H2O <--> NaOH + H2CO3
Na+ + HCO3- + H2O <--> Na+ + OH- + H2CO3
HCO3- + H2O <--> OH- + H2CO3
При действии на раствор соли трехвалентного железа карбонатом натрия равновесие гидролиза обоих солей смещается вправо, в сторону образования продуктов гидролиза. Это объясняется тем, что кислая среда, образующаяся в результате гидролиза солей железа, нейтрализуется щелочной средой, образованной гидролизом карбоната. Поэтому гидролиз идет дальше.
Уравнение совместного гидролиза:
2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O --> 2Fe(OH)3 + 3CO2 + 6NaCl
2Fe3+ + 6Cl- + 6Na+ + 3CO32- + 3H2O --> 2Fe(OH)3 + 3CO2 + 6Cl- + 6Na+
2Fe3+ + 3CO32- + 3H2O --> 2Fe(OH)3 + 3CO2
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
| FilIgor | Дата: Среда, 07.11.2012, 12:03 | Сообщение # 4 |
|
Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| 4.4. Сравнительная степень гидролиза.
Задание.
Какая из солей гидролизуется сильнее:
1. KF или KCN?
Решение.
Чем слабее кислота (основание), тем сильнее идет гидролиз.
Сравним константы диссоциации.
Кд(HF) = 6,2*10-4.
Кд(HCN) = 5*10-10.
Видно, что Кд(HCN) < Кд(HF). Отсюда, цианид калия гидролизуется сильнее фторида калия.
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
| FilIgor | Дата: Среда, 07.11.2012, 12:11 | Сообщение # 5 |
|
Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| 4.5. Константа гидролиза.
Задание.
Определить константу гидролиза цианида калия.
Решение.
Константа гидролиза рассчитывается по формуле: Кг = Kw/Кд,
где Kw - ионное произведение воды (10-14) , Кд - константа диссоциации кислоты. Отсюда,
Кг(KCN) = 10-14/5*10-10= 2*10-5.
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
| FilIgor | Дата: Среда, 07.11.2012, 12:16 | Сообщение # 6 |
|
Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| 4.6. Константа и степень гидролиза, рН.
Задание.
Рассчитайте степень, константу гидролиза и рН раствора соли Na2SO3 для концентрации См = 0,03 М, учитывая только 1-ю ступень гидролиза.
Решение.
Сульфит натрия подвергается гидролизу по аниону, реакция среды раствора соли щелочная (рН > 7):
Na2SO3 + H2O <--> NaOH + NaHSO3
SO32- + H2O <--> OH- + HSO3-
Из сокращенного ионного уравнения следует, что для расчета константы следует взять вторую константу диссоциации сернистой кислоты.
Константа гидролиза Кг = Kw / Kd2(H2SO3) = 10-14 / 6,3*10-8 = 1,58*10-7
Степень гидролиза рассчитывается по формуле α2/(1 - α) = Кг/См.
Однако, если значение константы гидролиза мало и, как следствие, невысока и степень гидролиза, то:
α << 1, (1 - α) ~ 1, отсюда α = (Кг/См)1/2.
Итак, α = (Кг/См)1/2 = (1,58*10-7 / 0,03)1/2 = 2,3*10-3
[OН-] = α*См = 2,3*10-3*0,03 = 6,9*10-5 моль/л.
рOН = - lg[OH-] = - lg(6,9*10-5) = 4,16.
pH = 14 - pOH = 14 - 4,16 = 9,84.
4.6.1. Расчитайте константу гидролиза, степень гидролиза и pH 0,1М раствора NaClO.
Решение.
Гидролиз по аниону:
NaClO + H2O <=> HClO + NaOH, pH > 7.
Определим константу гидролиза.
Кг = Kw/K(HClO) = 10-14/2,95*10-8 = 3,34*10-7
Определим степень гидролиза.
α = (Кг/См)1/2 = (3,34*10-7/0,1)1/2 = 1,84*10-3
Определим рН.
[OН-] = α*См = 1,84*10-3*0,1 = 1,84*10-4
рOН = - lg[OH-] = 3,73.
pH = 14 - pOH = 10,27.
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
| FilIgor | Дата: Суббота, 17.11.2012, 14:40 | Сообщение # 7 |
|
Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| 4.7. Степень гидролиза, смещение равновесия.
Задание.
Определить степень гидролиза 0,01 М раствора сульфида калия.
Можно ли использовать упрощенную формулу, α = (Кг/См)1/2?
В какую сторону сместится гидролиз при прибавлении кислоты? Щелочи?
Решение.
K2S + H2O <=> KHS + KOH
S2- + H2O <=> HS- + OH-, pH > 7.
Определим константу гидролиза.
Кг = Kw / Kd2(H2S) = 10-14 / 2,5*10-13 = 0,04
Определим степень гидролиза.
α2/(1 - α) = Кг/См = 0,04/0,01 = 4
α2 + 4α - 4 = 0
Решая квадратное уравнение и беря положительный корень, получаем:
α = 0,83 (или 83%).
Попробуем использовать упрощенную формулу, α = (Кг/См)1/2.
α = (Кг/См)1/2 = (0,04/0,01)1/2 = 41/2 = 2 (или 200%).
Мы получили заведомо ложный результат, так как степень гидролиза не может превышать 100%.
Итак, при высоком значении Кг (это соответствует очень малому значению Кд кислоты (основания)), упрощенная формула неприменима.
Решим последний вопрос - о смещении равновесия гидролиза при прибавлении кислоты или щелочи.
Гидролиз, как частный случай равновесных систем, подчиняется принципу Ле-Шателье.
Отсюда: если мы, добавив кислоту, свяжем один из продуктов реакции (а именно, нейтрализуем КОН), равновесие сместится вправо.
K2S + 2HCl => 2KCl + H2S.
И наоборот, добавление щелочи сместит равновесие влево, так как увеличит концентрацию одного из продуктов (КОН).
Итак, добавление кислоты усиливает гидролиз, добавление щелочи - ослабляет.
Это утверждение верно для любого гидролиза, идущего по аниону.
Аналогичная логика позволяет легко показать, что если гидролиз идет по катиону, то:
Добавление кислоты ослабляет гидролиз, добавление щелочи - усиливает.
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
