Литература

1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. - М.: Высш. шк., 1981.

2. Глинка Н.Л. Общая химия. - Л.: Химия. 1983. –с. 231-248.

3. Любимова Н.Б. Вопросы и задачи по общей и неорг. химии. -М.: ВШ., 1990.

4. Глинка Н.А. Задачи и упражнения по общей химии. - Л.: Химия, 1985. 120-134.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12

ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

Цель работы: изучить свойства водных растворов солей, связанные с реакцией гидролиза.

Оборудование и реактивы:штативы с пробирками, спиртовка, держатель для пробирок, индикаторы: фенолфталеин, метиловый оранжевый, лакмус, универсальная индикаторная бумага с цветной шкалой значения рН, 0,1М растворыNaCl,Na₂SO₄,Na₂CO₃,Na₂SO₃,CH₃COO(NH₄), (NH₄)₂SO₄; 1н растворы

ZnCl₂, Al₂(SO₄)₃, FeCl₃, дистиллированная вода.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ

Гидролиз (разложение водой (лат.) - в широком смысле слова—процесс обменного взаимодействия между водой и веществом. Гидролиз соединений различных классов проте­кает по-разному. Например, при гидролизе растительного сырья происходит гидролитическое расщепление полисахаридов с образованием моносахаридов:

(С₆Н₁₀О₅)_n + nН₂О = nC₆H ₁₂O₆

В дайной работе рассматриваются процессы гидролиза солей.

Составление ионно-молекулярных уравнений реакций гидролиза солей.

Гидролиз соли- это химическое взаимодействие ионов соли с молекулами воды, приводящее к образованию слабого электролита. В результате гидролиза происходит смещение равновесия диссоциации воды вследствие образования малодиссоцирующих соединений, малорастворимьгх и летучих веществ. В соответствии с этим гидролизуютея только катионы слабых оснований и анионы слабых кислот, то есть три типа солей:

1) соли, образованные слабыми основаниями и сильными кислотами (гидролиз по катиону) например. NН₄CI, Mg(N0₃)₂, FeС1з;

2) соли, образованные сильными основаниями и слабыми кислотами (гидролиз но аниону), например,СН₃СООNa, Na₂CO₃, NaHCO₃;

3) соли, образованные слабыми основаниями и слабыми кислотами (гидролиз но катиону и аниону), например, CHaCOONН₄, АI₂S₃, (NH₄ )₂S.

Соли, образованные сильными основаниями и сильными кислотами (NaCI, KNO₃, NaCIO₄; и др.), гидролизу не подвер­гаются, так как при растворении их в воде. не происходит связывания ни Н⁺, ни ОН^- ионов.

Рассмотрим написание ионно-молекулярных уравнений гидролиза на примере соли FеС1з. Эта соль образована слабым основанием Fе(ОН)з и сильной кислотой HС1, следова­тельно, гидролизу подвергается только катион соли Fe³⁺. В соответствии с ионным уравнением

Fe³⁺ + HOH [ FeOH]²⁺ + H⁺ (1)

при гидролизе происходит разрыв связи Н—ОН в молекуле воды и образуется слабый электролит [FeOH]²⁺- (K_FeOH = 1,4- 10^-12), а ионы Н⁺ создают кислотную среду. В молекулярной форме уравнение гидролиза имеет вид:

FeCl₃+HOH FeOHCl₂ + HCl. (2)

Уравнения 1,2 отражают первую ступень гидролиза со­ли FeCl₃. Гидролиз солей, образованных слабыми многокис­лотными основаниями и сильными кислотами (Cu(N0₃)₂, А1С1з и т. п.), или солей, образованных слабыми многооснов­ными кислотами и сильными основаниями (Na₂S, КзР0₄ и т. п.), протекает ступенчато, но при обычных условиях практически ограничивается первой ступенью. При нагрева­нии и разбавлении раствора гидролиз усиливается и стано­вятся заметными следующие ступени гидролиза:

2-я ступень:

[FeOH]²⁺ + НОН [Fe (ОН)₂]⁺ + Н⁺;

FeOHCl₂ +HOH Fe(OH)₂Cl + HCl; (3)

3-я ступень:

[Fе(ОН)₂]⁺ + НОН Fе(ОН)₃ + Н⁺;

Fе(ОН)₂С1 + НОН Fе(ОН)₃ + НС1. (4)

Преимущественное протекание гидролиза по первой сту­пени объясняется тем, что, как будет показано ниже, чем слабее образующийся электролит, тем сильнее гидролизуется соль. Для слабых электролитов, диссоциирующих ступенча­то, всегда справедливо соотношение К₁> К₂> Кз (табл. 1).

Поэтому в данном случае [FeOН]²⁺ -наиболее слабый элек­тролит из образующихся при гидролизе, что и обуславливает преимущественное протекание гидролиза по первой ступени.

Следует подчеркнуть, что ступенчатый гидролиз солей нельзя изображать суммарным уравнением, например, Fe.³⁺+ЗН₂О = Fe(ОH)₃ + 3H⁺ , получаемым путем сложения урав­нений отдельных ступеней гидролиза (при сложении сокра­щается главный продукт гидролиза - ион [FeОН]²⁺).

Если Соль образована сильным основанием и слабой кислотой (напримерNa₂S, Na₂СО₃, Na₂SО₃, NaСN, NaNO₂, CH₃COONa), гидролиз происходит по аниону, то есть по остатку слабой кислоты. Рассмотрим ступенчатый гидролиз Na₂S: первая ступень: S^2- + НОН НS^- + ОН^- (5)

К₂(НS^-) = 4х10^-14, поэтому равновесие 5 смещено вправо, в результате чего в растворе повышается концентрация ОН^- , то есть реакция среды щелочная (>7). Реакция 5 в молекулярной форме имеет следующий вид:

Na₂S + HOH NaHS + NaOH

2-я ступень: НS^- + НОН Н₂S + NaOH (6)

Суммарная реакция:Na₂S + 2HOH Н₂S + 2NaOH

К₁(Н₂S) = 10^-7, поэтому можно заключить, что реакция 6 менее смещена вправо, чем реакция 5, то есть гидролиз в основном протекает по первой стадии и в растворе Na₂S преобладают ионы НS^- , ОН^- и Na⁺, то есть NaHS и NaOH.

Если соль образована слабым основанием и слабой кислотой, например, CН₃СООNH₄. то гидролизу подвергаются катион и анион соли:

СН₃СОО^- +NH₄ + НОН СН₃СООH +NНз • Н₂О. (7)

В подобном случае реакция среды близка к нейтральной и зависит от сравнительной силы кислоты н основания. Если К_кисл > К_осн - реакция раствора слабокислая, если К_осн > К_кис - слабощелочная, если К_осн = К_кисл , то среда нейтральная.

Т а б л и и а 1.

Константы электролитической диссоциации (К) некоторых слабых электролитов в водных растворах при 25° С

Название электролита	Формула	К
Азотистая кислота	HNО2	4,6 х 10 ^- 4
Синильная кислота	HCN	7,9 х 10^-10
Сернистая кислота	H2SO3	K1=1,6 х10^-2; К2 = 6,2 х 10^-8
Сероводородная кислота	H2S	K1 =1х 10^-7; K2 = 4 х 10^-14
Угольная кислота	Н2СОз	K1 = 4,5 х10^-7 K2 = 4,7-10^-11
Уксусная кислота	СНзСООН	1,75 х 10^-5
Фосфорная кислота	Н3Р04	К1=7,1х10^-3; К2= 6,3х10^-^8; К3= 5х10^-13
Хлорноватистая кислота	HCIO	5х10^-8
Гидроксид аммония	NH40H	1,75 х 10^-5
Гидроксид алюминия	А1(ОН)з	К3=10^-9
Гидроксид железа (III)	Fе(ОН)3	K1 =4х10^-9; К2=6х10^-11; К3= 4х10^-12
Гидроксид магния	Мg(ОН)2 K2	K2 =1,5х10^-3
Гидроксид меди	Сu(ОН)2 K2	K2 = 10^-7
Гидроксид кальция	Са(ОН)2	K2 = 2х10^-1
Гндроксид цинка	Zn(OH)2	К1 = 10^-5; К2 = 5х 10^-7