- •Ионные реакции в растворах введение
- •Лабораторная работа
- •I. Реакции образования осадков слаборастворимых веществ
- •II. Реакции образования молекул слабых электролитов и газообразных веществ.
- •III. Реакции образования молекул слабых электролитов при разрушении менее “прочных” веществ
- •IV. Цепочка последовательно протекающих реакций образования осадков более “прочных” веществ при разрушении осадков менее “прочных” веществ
- •Гидролиз солей Введение
- •3. Соль образована слабой кислотой и слабым основанием (Например:nh4f)
- •4. Ступенчатые реакции гидролиза
- •Лабораторная работа
3. Соль образована слабой кислотой и слабым основанием (Например:nh4f)
Гидролиз проходит и по катиону и по аниону:
NH4+ + H2O « NH4OH + H+ (обратимо),
F- + H2O « HF + OH- (обратимо).
Но продукты гидролиза взаимно нейтрализуются:
H+ + OH- ® H2O (необратимо).
Следовательно, в соответствии с принципом Ле Шателье, реакции гидролиза сильно смещаются вправо для восполнения потерь H+ и OH-, то есть гидролиз может идти практически до конца:
NH4+ +F- + H2O ® NH4OH + HF ,
а pH раствора будет близок к 7. Однако, если Ка>Kb, то рН<7 и наоборот, если Ka<Kb, то рН>7. Константа и степень гидролиза могут быть найдены из уравнений
KГ=KW/(Kb×Ka) ,
KГ = С×h2/(1-h),
причем в соответствии с вышесказанным, h®1.
4. Ступенчатые реакции гидролиза
Если соль образована слабой многоосновной кислотой или слабым основанием многовалентного металла, то гидролиз идет ступенчато с образованием кислых или основных солей. Например:
Na2CO3 ® 2Na+ + CO32-.
Первая ступень:
CO32- + H2O « HCO3- + OH-
или в молекулярном виде:
Na2CO3 + H2O « NaHCO3 + NaOH.
Здесь устанавливается равновесие между ионами CO32- и HCO3-, присутствие которых характерно для второй ступени диссоциации угольной кислоты:
HCO3- « CO32- + H+; Ka2=4.7×10-11.
Поэтому константа гидролиза по первой ступени этой соли определяется константой диссоциации угольной кислоты по второй ступени:
KГ1 = KW/Ka2.
Вторая ступень: здесь рассматривается взаимодействие с водой продуктов гидролиза первой ступени:
HCO3- + H2O « H2CO3 + OH-
или в молекулярном виде:
NaHCO3 + H2O « H2CO3 + NaOH.
Равновесию HCO3- « H2CO3 соответствует первая ступень диссоциации угольной кислоты
H2CO3 « HCO3- + H+; Ka1=4.5×10-7,
поэтому
KГ2 = KW/Ka1.
Однако второй ступенью гидролиза по сравнению с первой можно пренебречь, так как Ka1>>Ka2.
Аналогично, гидролиз нитрата свинца (II) можно представить в виде схемы
Pb(NO3)2 ® Pb2+ + 2 NO3-;
первая ступень:
Pb2+ + H2O « PbOH+ + H+
или в молекулярном виде:
Pb(NO3)2 + H2O « Pb(OH)NO3 + HNO3,
KГ1 = KW/Kb2;
вторая ступень:
PbOH+ + H2O « Pb(OH)2 + H+
Или в молекулярном виде:
Pb(OH)NO3 + H2O « Pb(NO3)2 + HNO3,
KГ2 = KW/Kb1, причем КГ1>>КГ2.
Лабораторная работа
Реактивы
Индикаторы: универсальная индикаторная бумага, раствор лакмуса, раствор фенолфталеина.
Растворы: 1 М ацетат натрия, 1 М хлорид сурьмы (III), 0.1 М хлорид железа (III), 2 М НСl, насыщенный раствор сульфида натрия.
Кристаллические соли: ацетат натрия, карбонат калия, хлорид натрия, хлорид аммония, сульфат цинка, фосфат натрия, сульфит натрия, сульфат натрия,магний металлический.
Выполнение работы
Опыт 1. Анализ рН растворов различных солей.
В семь пробирок налить на 1/3 их объема дистиллированной воды. В каждую пробирку положить полоску универсального индикатора. Одну пробирку оставить в качестве контрольной, в остальные добавить по несколько кристалликов солей или несколько капель насыщенных растворов CH3COONa, Na2S, K2CO3, Na3PO4, NH4Cl, NaCl. Содержимое пробирок встряхнуть. По изменению окраски лакмуса сделать вывод о рН раствора соли. Результаты занести в таблицу.
Формула соли |
Окраска лакмуса |
РН раствора |
|
|
|
Составить ионно-молекулярные и молекулярные уравнения возможного гидролиза солей.
Опыт 2. Влияние температуры на степень гидролиза соли.
Налить в пробирку 2 мл раствора хлорида железа (III). Нагреть раствор до кипения. Отметить и объяснить изменения в растворе. Написать схему гидролиза.
Опыт 3. Влияние рН раствора на степень гидролиза.
Налить в пробирку 2 мл раствора хлорида железа (III). Добавить 2 капли раствора лакмуса. Оценить рН раствора. Написать уравнение гидролиза с образованием гидроксокатиона.
Положить в пробирку с исследуемым раствором магниевую стружку. Какой газ образуется? Каков состав образующегося осадка? Оценить изменение рН раствора в ходе реакции. Как влияет уменьшение концентрации ионов водорода на полноту протекания гидролиза исследуемой соли? Написать уравнения наблюдаемых реакций.
Контрольные вопросы
Что такое гидролиз? В чем его отличие от диссоциации и гидратации?
Каковы количественные характеристики полноты протекания гидролиза?
Как влияет на полноту протекания гидролиза природа веществ и внешние условия?
До какой степени при обычных условиях протекает гидролиз многозарядных катионов и анионов?
Какая соль больше подвержена гидролизу: NH4Cl или NaF? Напишите схемы гидролиза. Рассчитайте рН 0.1 М растворов этих солей.
Как усилить или подавить гидролиз?