- •Гидролиз солей
- •Гидролиз солей
- •Константа гидролиза хлорида меди (II) поIступени связана с к(осн)2поIIступени; константа же гидролиза данной соли поIIступени связана с константой диссоциации основания к(осн)1 поIступени.
- •Так как константа диссоциации основания по Iступени значительно выше (на несколько порядков), чем константа диссоциации основания поIIступени, то
- •Учитывая выражение (3), можем записать:
- •Отношение
- •Константа диссоциации h2co3 поIступени превышает константу диссоциацииHco3- на несколько порядков. Так как Ккисл1»Ккисл2, то Кг1 »Кг2.
- •В этом случае константа электролитической диссоциации при 25 0с:
- •Умножим и числитель и знаменатель на ионное произведение воды
- •Итак, в данном случае
- •Полученная основная соль Sb(oh)2ci при стоянии разлагается по схеме
- •Гидролиз солей
- •Примеры решения задач
- •Варианты контрольных заданий
- •Лабораторная работа «Гидролиз солей»
Уфимский государственный нефтяной технический университет
Кафедра общей и аналитической химии
Учебно-методическое пособие
к лабораторным работам по теме:
Гидролиз солей
Уфа
2002
Предназначено для студентов нехимических
и химических факультетов вузов.
Составители: Сыркин А.М., проф., канд.хим.наук, Рольник Л.З., доц.,
д-р хим.наук.
Рецензент Сергеева Л.Г., доц., канд.хим.наук.
© Уфимский государственный
нефтяной технический
университет, 2002
Гидролиз солей
Гидролизом солей называется взаимодействие их ионов с водой, основанное на поляризующем действии ионов на молекулы воды, в результате которого, как правило, нарушается равенство
[H+] = [OH-], характерное для чистой воды.
Различают 4 группы солей:
соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой;
соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой;
соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой;
соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой.
Поэтому рассмотрим 4 варианта действия воды на соли.
1) К даннойгруппе относятся такие соли, какNaCI, KCI, NaNO3, Na2SO4 и др. Катионы и анионы этих солей имеют небольшие заряды и значительные размеры. При этом их поляризующее действие на молекулы воды невелико, то есть взаимодействие соли с водой практически не происходит. Это относится к таким катионам, какK+иNa+, и к таким анионам, какCI- и NO3-. Следовательно, соли сильного основания и сильной кислотыгидролизу не подвергаются. В этом случае равновесие диссоциации воды в присутствии ионов соли почти не нарушается.
Поэтому растворы таких солей практически нейтральны (pH ≈ 7).
2) Ecли соль образована катионом слабого основанияNH4+, AI3+, Mg2+ и т.д. и анионом сильной кислоты (Cl-, NO3-, SO42- и др.), то происходит гидролиз покатиону (поляризующим действием обладает только катион соли). Примером служит процесс:
а) в молекулярной форме
NH4CI + H2O NH4OH + HCI;
б) в ионно-молекулярной форме
NH4+ + CI- + H2O NH4OH + H+ + CI-;
в) в краткой ионно-молекулярной форме
NH4+ + H2O NH4OH + H+ .
Гидролиз обусловлен образованием малодиссоциированного соединения - NH4OH. В результате равновесие электролитической диссоциации воды смещается и в растворе появляется избыток водородных ионов, поэтому реакция среды кислая (pH < 7). Очевидно, чем полнее протекает гидролиз, тем более показатель среды отличается от состояния нейтральности.
Сразу отметим, что количественно процесс гидролиза можно охарактеризовать двумя величинами: 1) степенью гидролиза (h); 2) константой гидролиза (Кг).
Степеньюгидролизаназывается отношение количества молекул соли, подвергшихся гидролизу, к общему количеству молекул соли в растворе; или под степенью гидролиза понимают число, показывающее, какая часть от общего количества соли гидролизована, то есть превращена действием воды в соответствующую кислоту или основание (или в кислые либо в основные соли).
Степень гидролиза вычисляют, исходя из уравнения константы диссоциации соответствующего слабого основания (или кислоты) и ионного произведения воды.
Рассмотрим эти характеристики для гидролиза соли хлорида аммония.
Запишем ещё раз уравнение гидролиза в ионно-молекулярном виде:
NH4+ + H2O NH4OH + H+
По закону действующих масс константа равновесия этой реакции будет иметь следующий вид:
Кр=(1)
Концентрация воды практически не изменяется в растворе соли, то есть [H2O]0=[H2O]равн = const (2)
Поэтому
= Кр[H2O] = Кг(3)
Произведение двух констант Кр[H2O] есть величина постоянная и называетсяконстантойгидролиза Кг.
Из уравнения ионного произведения воды имеем
КH2O=[H+] [OH-] (4)
[H+] = (5)
Тогда уравнение (1) можно записать таким образом:
Кг=(6)
Отношение
=, (7)
где Косн.– константа диссоциации слабого основанияNH4OH.
Тогда выражение (6) имеет вид
Кг=(8)
Чем больше Кг, тем сильнее соль подвергается гидролизу.
Из уравнения (3) можно вычислить степень гидролиза соли.
Кг==(9)
Предположим, что концентрация исходной соли равна с моль/л, степень гидролиза h, то гидролизовано ch молей соли, образовалось ch молей NH4OH и ch г- ионов H+.
В состоянии равновесия концентрации будут иметь следующие значения:
[NH4OH] = [H+]= ch
[NH4+] = (c - ch)
Подставим эти значения в уравнение (5).
Получим
, (10)
Кг = (11)
Так как h– незначительная величина (h ≤ 0,01),то можно принять, что (1 -h) ≈ 1
Тогда
Кг=; (12)
h = =. (13)
Из полученного уравнения следует, что степень гидролиза (h) тем больше:
чем больше КH2O, то есть чем выше температура (ионное произведение воды КH2Oзависит от температуры прямо пропорционально);
чем меньше Косн, то есть чем слабее основание, образующееся в результате гидролиза;
чем меньше концентрация соли, то есть чем больше разбавлен раствор.
Таким образом, для повышения степени гидролиза необходимо разбавить раствор и поднять температуру. Мы рассмотрели 2-й вариант гидролиза соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой. К этой же разновидности солей относится и хлорид меди (II). Данная соль образована двухкислотным основаниемCu(OH)2 и одноосновной кислотой. В таком случае процесс гидролиза протекает ступенчато. При комнатной температуре, в основном, осуществляется 1 стадия гидролиза. Запишем 1 стадию гидролиза соли хлорида меди (II) в 3-х формах:
в молекулярной форме
CuCI2 + H2O CuOHCI + HCI;
в ионно-молекулярной форме
Cu2+ + 2CI- + H2O (CuOH)+ + CI- + H+ + CI- ;
в краткой ионно-молекулярной форме
Cu2+ + H2O (CuOH)+ + H+
Гидролиз обусловлен образованием малодиссоциирующих частиц (CuOH)+. В результате равновесие электролитической диссоциации воды смещается, в растворе появляется избыток водородных ионов, реакция среды pH < 7. Гидролиз протекает по катиону.
Образующаяся в результате первой ступени гидролиза основная соль может подвергаться дальнейшему взаимодействию с водой. Однако вторая ступень гидролиза выражена менее сильно. Это обусловлено уменьшением Косн. при переходе от Косн.1 к Косн.2 и т.д. Например, поскольку ионы (CuOH)+ диссоциируют слабее, чем Cu(OH)2, то он и образуется в первую очередь при гидролизе CuCI2.
Вторую ступень гидролиза хлорида меди (II) можно представить следующим образом:
в молекулярной форме
CuOHCI + H2O Cu(OH)2 + HCI;
вионно-молекулярной форме
(CuOH)+ + CI- +H2O Cu(OH)2 + H+ + CI- ;
в краткой ионно-молекулярной форме
(CuOH)+ + H2O Cu(OH)2 + H+.