- •Р.Б.Николаева, а.С.Казаченко
- •Введение
- •Номенклатура и классификация неорганических соединений Вводная часть
- •Номенклатура неорганических соединений июпак
- •Традиционные названия сложных соединений
- •Классификация неорганических веществ
- •Вопросы к семинару
- •Техника безопасности Общие правила работы в химической лаборатории
- •Общие правила работы с химическими реактивами
- •Ядовитые и вредные вещества
- •Химические ожоги
- •Меры по предупреждению пожаров, возгораний и взрывов
- •Поражение электрическим током
- •Искусственное дыхание
- •Наружный массаж сердца
- •Меры первой помощи при кровотечениях от порезов
- •Меры предосторожности при мытье посуды
- •Вопросы к семинару
- •Правила оформления отчета по лабораторным работам
- •Техника лабораторных работ
- •1. Работа со стеклом и пробками
- •2. Взвешивание
- •3. Определение концентрации раствора. Фильтрование
- •Вопросы к семинару
- •Эквивалент
- •Лабораторная работа «Определение мольной массы эквивалентов»
- •Вопросы к семинару
- •Способы выражения состава раствора
- •Лабораторная работа «Приготовление растворов»
- •Вопросы к семинару
- •Термохимия
- •Лабораторная работа «Определение тепловых эффектов»
- •Вопросы к семинару
- •Химическое равновесие
- •Лабораторная работа «Равновесие»
- •Вопросы к семинару
- •Скорость химических реакций
- •Лабораторная работа «Скорость химических реакций»
- •Вопросы к семинару
- •Вопросы к коллоквиуму I
- •Задачи к коллоквиуму I
- •Растворимость электролитов
- •Лабораторная работа «Растворимость и пр»
- •Вопросы к семинару
- •Электролитическая диссоциация
- •Лабораторная работа «Электролитическая диссоциация»
- •Вопросы к семинару
- •Методика решения задач
- •Гидролиз солей
- •Лабораторная работа «Гидролиз солей»
- •Вопросы к семинару
- •Коллоидные растворы
- •Лабораторная работа «Коллоидные растворы»
- •Вопросы к семинару
- •Редокс-процессы
- •Лабораторная работа «овр»
- •Вопросы к семинару
- •Электрохимия
- •Лабораторная работа «Электрохимия»
- •Вопросы к семинару
- •Комплексные соединения
- •Лабораторная работа «Получение и свойства кс»
- •Вопросы к семинару
- •Вопросы к коллоквиуму II
- •Лабораторная работа «Очистка веществ»
- •Вопросы к семинару
- •Библиографический список
- •Оглавление
Гидролиз солей
Гидролиз, т.е. обменное взаимодействие ионов соли с молекулами воды, протекает в заметной степени, если его продуктом является хотя бы одно слабодиссоциирующее вещество: кислота или основание (механизм гидролиза данных процессов –[8]). Если оба образующихся электролита (и кислота, и основание) слабые, то гидролиз идет гораздо глубже. Это видно, в частности, по расчетной формуле константы гидролиза для данного случая:
,
где и – константы диссоциации слабых кислот и оснований, являющихся продуктами гидролиза1. Очевидно, чем меньше значения и , тем больше величина , и значит, в большей степени идет гидролиз.
Степень гидролиза () равна отношению количества соли, находящейся в растворе в гидролизованном состоянии, к общему ее количеству. Если при гидролизе происходит изменение рН среды (чаще всего это так), то на величину влияет добавление кислоты или щелочи в соответствии с принципом Ле Шателье. Снижение же концентрации раствора, как правило, усиливает гидролиз, если он идет только по катиону или только по аниону [8].
Если гидролиз соли, образованной многозарядным катионом или анионом, протекает обратимо, то первая ступень гидролиза идет в значительно большей степени, чем вторая (и тем более чем третья). Поэтому продуктами гидролиза являются (главным образом) соответствующие оснóвные или кислые соли:
, ,
.
Способствует более полному протеканию гидролиза вывод продуктов из сферы реакции в виде осадка или газа или (тем более!) в виде и того, и другого. В последнем случае гидролиз может протекать необратимо, и тогда процесс отражают суммарным уравнением. Например не существует в водных растворах, т.к. подвергается необратимому гидролизу (практически идет переосаждение с образованием менее растворимого вещества):
.
То же наблюдается при гидролизе солей: , , , в решетке которых связи менее прочны, чем в соответствующих гидроксидах. Напротив, сульфид висмута(III) гидролизу не подвергается, т.к. равновесная активность ионов в растворе над осадком значительно меньше, чем над фазой .
Иногда гидролиз идет практически необратимо до промежуточного продукта, если он достаточно малорастворим. Например, в случае или имеем:
, ,
затем: , т.е. продукт второй ступени гидролиза образует осадок, и третья ступень практически не идет.
При повышении температуры, если гидролиз является эндопроцессом, то он протекает глубже (в соответствии с принципом Ле Шателье). Например, степень гидролиза CrCl3 при 200С не превышает 5%, а при 800С составляет более 30%.
Рассмотрим на конкретном примере, как рассчитать значение и рН раствора соли слабой кислоты, т.е. гидролизующейся по аниону, например, 0,1М КСN. Расчет проведем по методике решения задач, изложенной выше:
1. При растворении KCN в воде протекают следующие процессы:
а) (необратимо), б) (обратимо).
2. При гидролизе (уравнение (б) образуется щелочная среда, поэтому рН рассчитываем по формуле: .
Количество соли, находящейся в растворе в гидролизованном состоянии, в соответствии с уравнением (б) равно количеству образовавшихся гидроксид-ионов, поэтому: .
3. Для решения задачи обозначим через Хмоль/л.
4. Ионы получаются (в основном) в результате гидролиза (б), значит, их концентрацию нужно находить из выражения (концентрация воды, как постоянная, входит в значение ):
.
5. Поскольку молекулы HCN образуются при гидролизе KCN практически в том же количестве, что и -ионы, то имеем: моль/л. Концентрация определяется диссоциацией соли по уравнению (а), и т.к. диссоциация идет практически нацело, то моль/л.
Однако из-за гидролиза часть этих ионов присутствует в растворе в виде молекул HCN. Причем для образования Хмоль/л HCN затрачивается Хмоль/л в соответствии с уравнением (б). Следовательно, равновесная концентрация будет равна моль/л.
Значение определяем по формуле: .
6. Подставим найденные значения и обозначения в выражениеконстанты гидролиза: 1. Откуда:
.
Значит: ; .
Аналогично проводят расчеты для раствора соли слабого основания, например, NH4Cl (причем величину рассчитывают по формуле: ).
Проведем расчет2 значений рН и для соли слабого основания и слабой кислоты на примере 0,3М (NH4)2S, используя ту же методику решения.
1. При растворении данной соли протекают следующие процессы:
а) (необратимо),
б) (обратимо)
(это первая ступень гидролиза, вторая ступень идет в значительно меньшей степени, и ею при расчетах пренебрегаем),
в) (обратимо),
г) (обратимо)
2. Для диссоциации : , а в случае : .
Значит, диссоциация гидрата аммиака с образованием -ионов протекает в большей степени, чем гидросульфид-ионов с отщеплением , поэтому среда будет щелочная, и рН рассчитываем по формуле: .
Поскольку количество соли, находящееся в растворе в гидролизованном состоянии, равно (в соответствии с уравнением (12)) числу молей (или ), то:
.1
3. Пусть = Х моль/л, а = Y моль/л.
4. Ионы образуются (в основном) при диссоциации по уравнению (в), поэтому найдем их концентрацию из выражения :
.
Молекулы – продукт гидролиза(б), следовательно, их концентрацию нужно находить из выражения :
.
5. Ионы аммония образуются при диссоциации (нацело) по реакции (11) в количестве, равном 0,6моль/л. Однако, в соответствии с уравнением (б), для получения Yмоль/л тратится Yмоль/л и, таким образом, в негидролизованном состоянии должно находиться моль/л ; но в результате реакции (13) имеем дополнительно Хмоль/л (и столько же -ионов). Следовательно: моль/л, а .
В соответствии с уравнением (б) концентрация равна [], т.е. Yмоль/л. При диссоциации нацело 0,3моль/л исходной соли по уравнению(а) получается 0,3моль/л сульфид-ионов, но для образования Yмоль/л расходуется Yмоль/л , значит, в растворе должно присутствовать моль/л . Однако при диссоциации по уравнению(г) дополнительно получаются ионы в количестве, которое обозначим через Z. И тогда , а . Значение рассчитываем по формуле:
.
6. Подставляя все обозначения и величины в выраженияКd и Кг, получим:
.
Если пренебречь значениями Х и Z , как слагаемыми, то имеем:
,
.
Решая квадратное уравнение , найдем: и .
Очевидно, Y1 не удовлетворяет решению задачи, т.к. из 0,3 моль S2- даже при полном гидролизе соли не может получиться 0,601моль , следовательно: и .
Подставляя найденное значение Y в предидущее уравнение, получим:
, а .