Электролитическая диссоциация

Электролитическая диссоциация – распад ионной молекулы на ионы под действием воды или другого растворителя. Вещества, полностью или частично распадающиеся в растворе или расплаве на ионы, называются электролитами.

Пример. Написать ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ: а) HCl и KOH; б) Pb(NO₃)₂ и Na₂S; в) NaClO и HNO₃; г) K₂CO₃ и H₂SO₄; д) CH₃COOH и NaOH.

Решение. Ионно-молекулярные или просто ионные уравнения реакции обмена отражают состояние электролита в растворе. Сильные электролиты, как полностью диссоциированные, записывают в виде ионов. Слабые электролиты, малорастворимые и газообразные вещества записывают в виде молекул. Затем одинаковые ионы из обеих частей уравнения исключаются. При составлении ионных уравнений следует помнить, что сумма зарядов в левой части уравнения должна равняться сумме зарядов в его правой части, т.е. реакция в целом электронейтральна.

Запишем уравнения реакций взаимодействия перечисленных веществ в молекулярном виде:

а) HCl + KOH = КСl + Н₂О;

б) Pb(NO₃)₂ + Na₂S = PbS↓ + 2NaNO₃;

в) NaClO + HNO₃ = NaNO₃ + НСlO;

г) K₂CO₃ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + CO₂↑ + Н₂О;

д) CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + Н₂О.

Следует отметить, что все указанные реакции будут протекать, т.к. в результате взаимодействия веществ, происходит связывание ионов с образованием слабых электролитов (Н₂О, НСlO), осадка (PbS), газа (CO₂).

Запишем эти уравнения в ионном виде:

а) H⁺ + Cl⁻ + K⁺ + OH⁻ = К⁺ + С1⁻ + Н₂О;

б) Pb²⁺ + 2NO₃⁻ + 2Na⁺ + S²⁻ = PbS + 2Na⁺ + 2NO₃⁻

в) Na⁺ + ClO⁻ + H⁺ + NO₃⁻ = Na ⁺+ NO₃⁻ + НСlO;

г) 2K⁺ + CO₃²⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ = 2K⁺+ SO₄²⁻ + CO₂ + Н₂О;

д) CH₃COOH + Na⁺ + OH⁻ = CH₃COO⁻ + Na⁺ + Н₂О.

Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенства, получим ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций:

а) H⁺ + OH⁻ = Н₂О;

б) Pb²⁺+ S²⁻ = PbS;

в) ClO⁻ + H⁺ = НСlO

г) CO₃²⁻ + 2H⁺ = CO₂ + Н₂О;

д) CH₃COOH +OH⁻ = CH₃COO⁻ +Н₂О.

Лабораторная работа № 3 Электролитическая диссоциация.

Опыт 1. Смещение равновесия диссоциации слабых электролитов.

а) Влияние соли слабой кислоты на диссоциацию этой кислоты

Выполнение работы. В две пробирки внести по 5 капель 0,1 н раствора уксусной кислоты (СН₃СООН), которая распадается незначительно на ионы:

CH₃COOH ↔ CH₃COO⁻ + H⁺ (Ка = 1,8 ·10⁻⁵).

Затем в каждую пробирку прибавить по 1 капле индикатора - метилового оранжевого. Под влиянием, каких ионов метиловый оранжевый приобретает красный цвет? Одну пробирку с уксусной кислотой оставить в качестве контрольной, а в другую внести 3 капли насыщенного раствора ацетата натрия (CH₃COONa → CH₃COO ⁻ + Na⁺) и перемешать раствор. Сравнить окраску полученного раствора с окраской раствора в контрольной пробирке. На изменение концентрации, каких ионов указывает изменение цвета метилового оранжевого?

Запись данных опыта. Написать выражение константы диссоциации уксусной кислоты. Объяснить, как согласно принципу Ле Шателье смещается равновесие диссоциации кислоты при добавлении к ней ацетата натрия. Как меняются при этом степень диссоциации уксусной кислоты и концентрация ионов водорода [H⁺]?

б) Влияние соли слабого основания на диссоциацию этого основания

Выполнение работы. В две пробирки внести по 5 капель 0,1 н раствора аммиака NH₃∙H₂О (Кв=2,0∙10⁻⁵). В каждую пробирку прибавить по 1 капле индикатора - фенолфталеина. Под влиянием, каких ионов фенолфталеин приобретает малиновый цвет? Одну пробирку с раствором аммиака оставить в качестве контрольной, а в другую внести несколько кристалликов хлорида аммония (NH₄С1→NH₄⁺+С1⁻) и раствор тщательно перемешать. Сравнить окраску полученного раствора с окраской раствора в контрольной пробирке. На изменение концентрации, каких ионов указывает изменение цвета фенолфталеина?

Запись данных опыта. Схема равновесия в водном растворе аммиака: NH₃+H₂О↔ ↔NH₄⁺+ OH⁻. Объяснить, как смещается равновесие в этом растворе при добавлении к нему хлорида аммония. Почему при этом цвет фенолфталеина становится менее интенсивным (розовый)?

Опыт 2 Характер диссоциации гидроксидов

Выполнение работы. Поставить в два ряда 10 пробирок. Затем в две пробирки №1 внести по 2 капли 0,5 н раствора хлорида магния (MgCl₂), №2 – нитрата алюминия (Al(NO₃)₃), №3 – силиката натрия (Na₂SiO₃), №4 – сульфата никеля (NiSO₄), №5 – сульфата цинка (ZnSO₄). В две пробирки №№ 1,2,4,5 по каплям добавлять 2 н раствор гидроксида натрия (NaOH) до выпадения осадков гироксидов магния, алюминия, никеля и цинка. В две пробирки №3 добавлять до выпадения осадка гидроксида кремния (кремниевая кислота) 2 н раствор хлороводородной кислоты. Написать уравнения, протекающих реакций. Отметить цвет осадков.

Определить химический характер гидроксидов. Для этого в один ряд пробирок с осадками добавить по 4 капли раствора гидроксида натрия, а в другой – по 4 капли раствора хлороводородной кислоты. В каких случаях осадки растворились только в щелочи, только в кислоте, и какие осадки растворились и в щелочи и в кислоте? Написать уравнения соответствующих реакций. При этом следует учесть, что при растворении амфотерных гидроксидов в водных растворах щелочей образуются гидроксокомплексы. Например, при растворении гидроксида цинка в растворе гидроксида натрия образуется тетрагидроксоцинкат натрия:

Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂[Zn(OH)₄]

Запись данных опыта.

Указать кислотными, основными или амфотерными свойствами обладают гидроксиды магния, алюминия, кремния, никеля, цинка? Составить уравнения диссоциации (без ступеней), полученных гидроксидов, без учета процессов гидратации.