30. Обменные реакции в растворах электролитов.

Реакции в растворах электролитов протекают между ионами, на которые диссоциируют растворенные вещества. При этом не изменяются степени окисления элементов.

Не все ионные обменные реакции необратимы. Ионные обменные реакции идут до конца в том случае, если в результате реакции образуется:

• нерастворимое соединение, выпадающее в осадок;

• газообразное вещество;

• слабый электролит (вода, слабое основание (NH₄OH) или слабая кислота (HNO₂)).

Уравнения реакций такого типа более правильно писать не в молекулярной, а в ионно-молекулярной форме. В этих уравнениях указывают ионы, на которые распадаются молекулы сильных электролитов. Малорастворимые вещества, выделяющиеся из раствора в виде осадка, газообразные соединения и слабые электролиты в этих уравнениях пишут в молекулярном виде. Кроме того, существует краткая ионная форма записи уравнения реакции, отображающая сущность реакции, протекающей в растворе электролита.

BaCl₂+ Na₂SO₄= BaSO₄↓ + 2NaCl

2NaOH + H₂SO₄= H₂O + Na₂SO₄

2NaNO₂ + H₂SO₄ = 2HNO₂ + Na₂SO₄

NH₄Cl + NaOH = NH₄OH + NaCl

31. Условия образования и растворения осадков.

Условием образования осадка является превышение произведения концентраций ионов (ПК) малорастворимого электролита над его произведением растворимости, т.е.ПК > ПР.

При увеличении концентрации одного из ионов ТРЭ в его насыщенном растворе (например, путем введения хорошо растворимого электролита, содержащего тот же ион) произведение концентраций ионов электролита (ПК) становится больше ПР. При этом равновесие между твердой фазой и раствором смещается в сторону образования осадка. Например, если в насыщенный раствор AgCI добавить сильный электролит KCI,то появление в растворе одноименного иона (CI-) приводит к смещению равновесия в сторону образования осадка (←). Когда установится новое равновесие, то произведение концентраций (ПК) ионов электролита вновь становится равным ПР, но при этом в растворе появится осадок. В состоянии нового равновесия концентрация ионов Ag+ будет меньше, а концентрация ионов CI- больш е, чем было до добавления KCI. AgCI↓ <=> Ag+ + CI- + КCI <=> K+ + CI-.

По принципу Ле-Шаталье, если [CI-] ↑, то смещение равновесие произойдет в сторону образования осадка.

Напротив, если в насыщенном растворе электролита уменьшить концентрацию одного из ионов (например, связав его каким-либо другим ионом), произведение концентраций ионов будет меньше значения ПР, раствор станет ненасыщенным, и равновесие между раствором и осадком сместится в сторону растворения осадка (→). Сu(OH)2↓ <=> Cu+2 + 2OH- + HCI <=> H+ + CI-

При добавлении HCI происходит реакция H+ + OH- <=> H2O , при этом [OH-] ↓, смещение равновесия происходит в сторону продуктов диссоциации основания.

32. Диссоциация воды. Константа диссоциации, ионное произведение воды.

Вода - слабый электролит - диссоциирует, образуя ионы H+ и OH-. Эти ионы гидратированы, то есть, соединены с несколькими молекулами воды, но для простоты мы записывали их в негидратированной форме

H2O = H+ + OH−

Запишем выражение для константы равновесия, опираясь на закон действия масс:

K = [H+]•[OH—]/[H2O]

Концентрацию воды, принято исключать из данного выражения, вследствие ее практически постоянного значения в разбавленных растворах. Получаем новую константу равновесия KН2О, которая называется ионным произведением воды:

KН2О = [H+]•[OH—]

При температуре 25ºС KН2О = 1•10-14 и остается постоянным в водных растворах кислот, щелочей, солей или других соединений.

KН2О = [H+]•[OH—] = 1•10-14

При повышении температуры ионное произведение воды сильно возрастает.

Полученное выражение применимо не только к чистой воде, но и к растворам.

Если осуществляется условие [H+] = [OH—], то раствор называется нейтральным, но обычно эти величины не совпадают, тогда при увеличении одного показателя, другой должен уменьшаться, так, чтобы их произведение оставалось постоянным (1•10-14).

Кислотно-основные свойства растворов определяются величиной концентрации ионов водорода или гидроксила. Мы уже знаем, что ионное произведение воды при определенной температуре постоянно, а [H+] и [OH—] — переменные, то по их величинам можно говорить о кислотности или щелочности раствора. При нейтральном характере раствора, т.е. [H+] = [OH—], получаем следующее:

[H+] = [OH—] = (KН2О)1/2 = (1•10-14)*1/2 = 10-7 М

Соотношение между количеством ионов [H+] и [OH-] определяет характер среды:

[H+] =10-7= [OH-] - нейтральная среда

[H+] >10-7> [OH-] - кислая среда

[H+] <10-7< [OH-] - щелочная среда.