В каком объеме насыщенного раствора содержится растворенной соли
Гетерогенное равновесие «осадок Û насыщенный раствор» подчиняется правилу произведения растворимости: в насыщенном растворе труднорастворимого электролита произведение концентраций (активностей) ионов, возведенных в степень стехиометрических коэффициентов, есть величина постоянная при данной температуре.
Если малорастворимый электролит диссоциирует по уравнению
Kn Am ¯Û n K m+ + m An -,
осадок насыщенный раствор
тогда выражение для произведения растворимости (ПР) имеет вид
ПР(Kn Am) = а× a = (f+ ×[Km+])n×(f– ×[An —]m).
ПР разбавленных растворов может быть выражено через равновесные концентрации ионов
ПР(Kn Am) = [Km+]n ×[An —]m .
Значения произведения растворимости некоторых солей приведены в табл. 5 приложения.
Если произведение концентраций ионов в растворе больше, чем табличное значение ПРсоли, то в растворе будет присутствовать осадок данного вещества. И наоборот, если произведение концентраций ионов в растворе оказалось меньше табличного, то осадок данного вещества растворится.
ПРсоли характеризует растворимость твердого электролита при данной температуре: из двух однотипных соединений большей растворимостью обладает то, ПР которого больше.
Равновесные молярные концентрации ионов Km+ и An- пропорциональны растворимости L (моль/дм3) вещества Kn Am:
[Km+] = n L и [An-] = m L .
Отсюда ПР(Kn Am) = (n L)n× ( m L)mи L = .
Пример 1.Определить ПР фторида магния, если его растворимость в воде равна 0,001 моль/дм3.
Р е ш е н и е
MgF2(тв) Û Mg2+ + 2F –
ПР(MgF2) = [Mg2+] [ F –]2 = L ×(2L)2 = 4 L3 = 4 × (0,001)3 = 4 × 10-9.
Пример 2.Рассчитать равновесную молярную концентрацию (моль/дм3) анионов в насыщенном растворе карбоната серебра (I) при 25 °С, если ПР = 8,7×10-12.
Р е ш е н и е
Ag2CO3(тв) Û2Ag+ + CO32-;
ПР(Ag2CO3) = [Ag+]2 × [CO32- ] = (2 × [CO32- ])2 × [CO32- ] = 4 × [CO32- ]3;
[CO32- ] = 1,3×10-4 моль/дм3.
Пример 3.Определить рН насыщенного раствора гидроксида кальция при 25 °С, если ПР = 6,3×10-6.
Решение
Са(ОН)2(тв)Û Са2+ + 2ОН– ;
рН = [Са2+] × [ОН–]2 = 1/2×[ОН–] × [ОН–]2 = 1/2×[ОН–]3;
рН = 14 – рОН = 14 + lg[ОН–] = 14 + lg = 14 + lg = 12,4.
Пример 4.Выпадет ли осадок иодида свинца (II) при 25 °С после сливания 100 см3 0,005 М раствора нитрата свинца (II) и 200 см3 0,01 М раствора иодида калия, если ПР (PbI2) = 8,7×10-9?
Решение
Pb(NO3)2 + 2KI = PbI2(тв)+ 2KNO3;
Pb2+ + 2I– = PbI2(тв);
[Pb2+] = ; [I –] = ,
где с1и с2 – концентрации ионов в растворах до смешивания; V1и V2 – объемы исходных растворов в порядке их перечисления в условии задачи; (V1+ V2) – объем конечного раствора.
При смешивании равных объемов начальных растворов концентрации ионов в конечном растворе уменьшаются в 2 раза по сравнению с с1и с2.
[Pb2+]×[I–]2 == = = 7,4×10-8 .
PbI2осаждается, так как соблюдается условие выпадения осадка:
7,4×10-8>8,7×10-9.
З А Д А Ч И
1. Растворимость AgI равна 1,2×10-8 моль/дм3. Вычислить ПР(AgI).
2. В 2 дм3 воды при 25 °С растворяется 2,2×10-4 г бромида серебра. Вычислить ПР(AgBr).
3. Произведение растворимости PbCl2 равно 1,7×10-5. Чему равна концентрация ионов свинца в насыщенном растворе PbCl2?
4. Произведение растворимости CaSO4 равно 6×10-5. Выпадает ли осадок CaSO4, если смешать равные объемы 0,2 н. растворов CaCl2 и Na2CO3?
5. ПР (PbI2) = 8,7×10-5. Выпадет ли осадок, если смешать равные объемы растворов, содержащих 3 г/дм3 Pb(NO3)2 и 1 г/дм3 KI?
6. Произведение растворимости AgCl равно 1,6×10-10. Вычислить концентрацию насыщенного раствора AgCl (в моль/дм3 и в г/дм3).
7. Сколько воды потребуется для растворения 1 г СаС2О4 при комнатной температуре, если ПР(СаС2О4) = 2,6×10-9?
8. Сколько граммов СаСО3 может раствориться в 1 дм3 воды при 18 °С, если ПР(СаСО3) = 4,8×10-9 при той же температуре?
9. Вычислить концентрацию ионов Ag+ в насыщенном растворе AgBr, содержащем NaBr концентрации 0,01 моль/дм3.
10. Рассчитать значение ПР, если растворимость вещества Ме2А в воде при некоторой температуре равна 1,2×10-3 моль/дм3.
11. Рассчитать значение ПР гидроксида металла Ме(ОН)2, если рН его насыщенного раствора равен 9,54 при 25 °С.
12. Рассчитать ПР(PbSO4), если массовая доля PbSO4 в насыщенном растворе при некоторой температуре равна 0,057 % (плотность раствора принять равной 1 г/см3).
13. Определить, выпадет ли осадок после сливания равных объемов 0,0023 М растворов AgNO3 и KBr при 25 °С.
14. Определить, выпадет ли осадок после сливания 5 см3 0,004 М раствора CdCl2 и 15 см3 0,003 М раствора NaOH при 25 °С.
15. ПР(Са3(РО4)2) = 1×10-25 при 25 °С. Рассчитать концентрацию ионов Са2+ и РО43- в насыщенном растворе при этой же температуре.
16. Насыщенный при комнатной температуре раствор PbSO4 объемом 3 дм3 содержит 0,132 г соли. Вычислить ПР(PbSO4).
17. При 18 °С ПР(PbF2) составляет 3,2×10-8. Какое количество свинца содержится в 0,4 дм3 насыщенного раствора?
18. Насыщенный раствор AgIO3 объемом 3 дм3 содержит в виде ионов 0,176 г серебра. Вычислить ПР(AgIO3).
19. Раствор содержит ионы Ва2+ и Sr2+, концентрации которых соответственно равны 5×10-4 и 5×10-1 моль/дм3. Какой из осадков будет первым выпадать в растворе при постепенном прибавлении раствора K2CrO4? ПР(SrCrO4) = = 3,6×10-5.
20. ПР(Ag3PO4) составляет 1,8×10-18. В каком объеме насыщенного раствора содержится 0,05 г растворенной соли?
21. Выпадет ли осадок сульфата кальция, если к 0,1 дм3 0,01 М раствора Ca(NO3)2 прибавить 0,4 дм3 0,001 н. раствора H2SO4? Степень диссоциации Ca(NO3)2 и H2SO4 равна 95 %; ПР(CaSO4) = 6,1×10-5.
22. Рассчитать ПР(Ni(NO3)2), если массовая доля Ni(NO3)2 в насыщенном растворе при некоторой температуре равна 0,205 % (плотность раствора принять равной 1 г/см3).
23. Рассчитать, какой объем воды (в дм3) потребуется для растворения 0,0158 г SrCO3 при 25 °С, если ПР(SrCO3) = 5,3×10-10 (объем воды принять равным объему раствора).
24. Рассчитать равновесную молярную концентрацию (моль/дм3) катионов в насыщенном растворе солей AgMoO4 (ПР = 2,8×10-12) и TlC2O4 (ПР = 2,0×10-4) при 25 °С.
25. Рассчитать равновесную молярную концентрацию анионов в насыщенном растворе солей BaF2 (ПР = 1,7×10-6) и Ca(IO3)2 (ПР = 1,9×10-6) при 25 °С.
Примеры решения задач
Задача 3.1. Растворимость гидроксида магния Mg(OH)2 при 18 оС равна
1,7∙10 –4 моль/л. Найти ПР Mg(OH)2 при этой температуре.
Решение: При растворении каждого моля Mg(OH)2 в раствор переходит 1 моль ионов Mg+2 и вдвое больше ионов ОН–.
Mg(OH)2 Mg2+ + 2 OH–
Следовательно, в насыщенном растворе Mg(OH)2
[Mg2+] = 1,7∙10-4 моль/л; [OH–] = 3,4∙10– 4 моль/л.
Отсюда .
Задача 3.2. . Вычислить растворимость соли (в моль/л и в г/л) при указанной температуре.
Решение: Обозначим растворимость соли через s (моль/л). Тогда в насыщенном растворе PbI2 cодержится s моль/л ионов Pb2+ и 2s моль/л ионов I–.
PbI2 Pb+2+2I–
s s 2s
ПР=[Pb2+][I–]2 = 4s3
; .
Растворимость PbI2, выраженная в г/л, составляет 1,3∙10-3∙461 = 0,6 г/л.
Задача 3.3. Во сколько раз растворимость CaC2O4 в 0,1 М растворе (NH4)2C2O4 меньше, чем в воде?
Решение: Вычислим растворимость CaC2O4 в воде. Пусть концентрация соли в растворе будет s (моль/л), поэтому можем записать
Отсюда,
Найдем растворимость этой соли в 0,1 М растворе (NH4)2C2O4; обозначим её через s′. Концентрация ионов Ca2+ в насыщенном растворе тоже будет s′, а концентрация [C2O42–] составит (0,1+s′), т.к. s′<0,1, то можно считать, что [C2O42–] = 0,1моль/л. Тогда ; s′=2∙10–8 моль/л. Следовательно, в присутствии (NH4)2C2O4 растворимость СaC2O4 уменьшилась в раз, т.е. в 2200 раз.
Задача 3.4. Смешаны равные объемы 0,02 н. растворов CaCl2 и Na2SO4; образуется ли осадок CaSO4?
Решение: Найдем произведение концентраций ионов Ca+2 и SO42– сравним его с . Условием выпадения осадка является [Ca2+][SO42–] > .
Исходные молярные концентрации растворов CaCl2 и Na2SO4 одинаковы и равны 0,01 моль/л, т.к. при смешении исходных растворов общий объем раствора вдвое больше, то концентрация каждого из ионов вдвое уменьшается по сравнению с исходными. Поэтому [Ca2+] = [SO42–] = 5∙10–3, находим [Ca2+][SO42–] = 2,5∙10–5
2,5∙10-5 < 1,3∙10-4.
Поэтому осадок не образуется.
Задача 3.5. Произведение растворимости CaC2O4 = 2∙10–9. Найти растворимость этой соли в 0,1 М растворе (NH4)2C2O4.
Решение: Выразим ПР через активность ионов
.
Обозначив искомую растворимость соли через s, находим, что
[Ca2+] = s моль/л, [C2O42–] = 0,1 моль/л. Таким образом,
Вычислим ионную силу раствора (I) 0,1 М раствора (NH4)2C2O4
I = 0,5(0,2∙12+0,1∙22) = 0,3
Согласно табл. 2, при этой ионной силе коэффициенты активности двухзарядных ионов равны 0,42. Тогда
.
Задачи для самостоятельной работы:
3.6. Растворимость CaCO3 при 35оС равна 6,9∙10–5 моль/л. Вычислить произведение растворимости этой соли.
3.7. Вычислить произведение растворимости PbBr2 при 25 оС, если растворимость соли при этой температуре равна 1,32∙10–2 моль/л.
3.8. В 500 мл воды при 18 оС растворяется 0,0166 г AgCrO4. Чему равно произведение растворимости этой соли?
3.9. Для растворения 1,16 г PbI2 потребовалось 2 л воды. Найти произведение растворимости соли.
3.10. Исходя из произведения растворимости карбоната кальция, найти массу CaCO3, содержащуюся в 100 мл его насыщенного раствора.
3.11. Найти массу серебра, находящегося в виде ионов в 1 л насыщенного раствора AgBr.
3.12. Вычислить объем воды, необходимый для растворения при 25 оС 1 г BaSO4.
3.13. В каком объеме насыщенного раствора Ag2S содержится 1 мг растворенной соли?
3.14. Во сколько раз растворимость (в моль/л) Fe(OH)2 в воде больше растворимости Fe(OH)3 при 25 оС?
3.15. Образуется ли осадок сульфата серебра, если к 0,02 М раствору AgNO3 добавить равный объем 1 н. раствора H2SO4?
3.16. К 50 мл 0,001 н. раствора HCl добавили 450 мл 0,0001 н. раствора AgNO3. Выпадет ли осадок хлорида серебра?
3.17. Образуется ли осадок хлорида свинца, если к 0,1 н. раствору Pb(NO3) добавить равный объем 0,4 н. раствора NaCl?
3.18. Во сколько раз уменьшится концентрация ионов серебра в насыщенном растворе AgCl, если прибавить к нему столько соляной кислоты, чтобы концентрация ионов Cl- в растворе стала равной 0,03 моль/л?
3.19. Вычислить растворимость (в моль/л) CaF2 в воде и в 0,05 М растворе CaCl2. Во сколько раз растворимость во втором случае меньше, чем в первом?
3.20. Во сколько раз растворимость AgCl в 0,001 н. растворе NaCl меньше, чем в воде? Расчет произвести с учетом коэффициентов активности, пользуясь данными табл. 2 Приложения.
3.21. В каком из указанных случаев раствор электролита МХ ненасыщен: а) [Mz+][Xz-] < ПР; б) [Mz+][Xz-] = ПР; в) [Mz+][Xz-] > ПР?
3.22. Обозначим растворимость AgCl в воде, в 0,01 М CaCl2, в 0,01 M NaCl и в 0,05 М AgNO3 соответственно через so, s1, s2 и s3. Какое соотношение между этими величинами правильно: а) so > s1 > s2 > s3; б) so > s2 > s1 > s3; в) so > s1 = s2 > s3; г) so > s2 > s3 > s1? .
3.23. К 0,01 н. раствору H2SO4 медленно добавляют раствор, содержащий 0,01 моль/л CaCl2 и 0,01т моль/л SrCl2. Какой осадок начнет выпадать раньше: а) SrSO4; б) CaSO4?
3.24. Произведения растворимости солей NiC2O4 и Na3AlF6 одинаковы (4∙10-10). Какое соотношение между растворимостями (моль/л) этих солей правильно:
а) > ; б) = ; в) <
3.25. Произведения растворимости AgBrO3 и Ag2SO4 равны соответственно 5,5∙10-5 и 2∙10-5. укажите правильное соотношение между растворимостями (s, моль/л) этих солей:
а) < ; б) ≈ ; в) > .
3.26. Как изменится растворимость CaF2 в 0,1 М растворе KNO3 по сравнению с его растворимостью в воде:
а) возрастет; б) уменьшится; в) останется неизменной?
Вы хотите познавать химию и профессионально, и с удовольствием? Тогда вам сюда! Автор методики системно-аналитического изучения химии Богунова В.Г. раскрывает тайны решения задач, делится секретами мастерства при подготовке к ОГЭ, ЕГЭ, ДВИ и олимпиадам
Продолжаем изучать кристаллогидраты. Еще еще одна интересная грань — кристаллогидраты и растворимость.
Основные понятия
Растворимость – это способность вещества растворяться в растворителе (в воде).
Коэффициент растворимости — равен массе вещества, которое может раствориться в 100 г растворителя (воды) до образования насыщенного раствора при определенной температуре.
Растворимость зависит от: природы вещества и растворителя, агрегатного состояния, температуры и давления (для газов).
При повышении температуры растворимость возрастает и в одном и том же количестве растворителя может раствориться большее количество вещества до образования насыщенного раствора.
При охлаждении насыщенного раствора часть вещества выкристаллизовывается, поскольку растворимость снижается и в одном и том же количестве растворителя может раствориться меньшее количество вещества до образования насыщенного раствора.
Хочу раскрыть секреты комбинированного алгоритма «растворимость и кристаллогидраты» на конкретных примерах задач.
Особенности алгоритма
1. Перед составлением алгоритма нужно определить массовые доли насыщенных растворов при высокой и низкой температурах
2. Основу алгоритма составляет алгебраическая формула : ധ(вещества) = m(вещества)/m(раствора)
3. В отдельной строке записывается «анализ числителя» — изменение массы вещества. Учитываются уменьшение массы вещества в составе выкристаллизовавшегося кристаллогидрата
4. В отдельной строке записывается «анализ знаменателя» — изменение массы раствора. Учитываются уменьшение массы раствора за счет выкристаллизовавшегося кристаллогидрата
5. Проводится анализ каждой составляющей алгебраических выражений. На основе арифметических расчетов составляется алгебраическое выражение и производится окончательный расчет
Задача 1
Определите массу моногидрата нитрата бария, которая выкристаллизуется при охлаждении до 20°С 900 г насыщенного при 100°С раствора. Растворимость безводной соли при 100 °С — 300 г на 100 г воды, а при 20°С — 67,5 г на 100 г воды
Задача 2
Определите массу моногидрата хлорида лития, которая выкристаллизуется при охлаждении 143,3 г насыщенного при 80°С раствора до температуры 10°С. Растворимость хлорида лития при температуре 80°С и 10°С составляет соответственно 115 и 72 г на 100 г воды
Задачи для самостоятельного решения
1. Определите массу насыщенного при 70°С раствора сульфата магния, из которого при охлаждении до 20°С выкристаллизуется 200 г дигидрата сульфата магния. Растворимость соли при 70°С — 59 г на 100 г воды, а при 20°С — 44,5 г на 100 г воды
2. При охлаждении насыщенного при 70°С раствора сульфата меди (II) до 0°С образовалось 900 г пентагидрата сульфата меди (II). Определите массу использованного раствора соли, если известно, что при 70°С в 100 г воды растворяется 31,4 г безводной соли, а при 0°С — 12,9 г
3. Растворимость безводного сульфата железа (II) при 30°С составляет 33 г на 100 г воды. Приготовили 400 г насыщенного при этой температуре раствора, а потом из него выпарили 140 г воды. Определите массу гептагидрата сульфата железа (II), которая выкристаллизуется при 30°С
4. Какую массу воды необходимо выпарить из насыщенного при 30°С раствора хлорида магния массой 624 г (растворимость соли при этой температуре составляет 56 г на 100 г воды), чтобы при этой же температуре выкристаллизовалось 101,5 г гексагидрата хлорида магния?
5. Из насыщенного при 70°С раствора сульфата натрия массой 720,5 г при выпаривании воды получили 500 г декагидрата сульфата натрия. Определите растворимость соли в граммах на 100 г воды при 70°С
6. В насыщенном при 20°С растворе сульфата магния массой 200 г при нагревании растворили еще 10 г соли, а потом раствор охладили до исходной температуры. Определите массу дигидрата сульфата магния, которая выпадет в осадок. Массовая доля соли в исходном растворе составляла 0,25
Информацию обо мне и контакты репетитора вы найдете на сайте «Репетитор по химии».
Успехов и удачи! До встречи на Яндекс Дзен! Не забывайте подписаться на мой канал и поставить лайк за статью!
Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова
ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ
Примеры решения задач
––––––––––––––––
* См. табл. 4
Подавляющее большинство веществ обладает ограничений растворимостью в воде и других растворителях. Гетерогенная система, в которой в состоянии равновесия находится осадок и насыщенный раствор электролита при постоянной температуре, характеризуется величиной, которая называется произведением растворимости ПР.
Произведение растворимости равно произведению концентраций ионов малорастворимого электролита в насыщенном растворе, взятых в степенях их стехиометрических коэффициентов.
В общем случае выражение произведения растворимости для малорастворимого электролита типа описывается уравнением:
,
где , – концентрации ионов в растворе.
Более строго произведение растворимости выражается через произведение активностей ионов:
.
Величины произведений растворимости у разных веществ различны. Произведение растворимости зависит от природы растворенного вещества и растворителя, а также от температуры.
Величины произведений растворимости позволяют оценить возможность образования осадка в данных условиях, вычислить концентрацией ионов малорастворимой соли в насыщенном растворе и т.д.
Если < – то раствор ненасыщенный,
если = – то раствор насыщенный,
если > – раствор пересыщенный.
Осадок образуется в том случае, когда произведение концентрацией ионов малорастворимого электролита превысит величину его произведения растворимости при данной температуре. Когда ионное произведение станет равным величине ПР, выпадение осадка прекращается.
Пример 1.
Растворимость СаСО3 равна 0,0069 г/л. Рассчитайте произведение растворимости СаСО3.
Растворимость СаСО3 равная 0,0069 г/л означает, что в 1 л раствора содержится 0,0069г СаСО3. Находим молярную концентрацию этого раствора:
СМ = 0,0069/(100×1) = 6,9×10-5 моль/л.
Так как каждая молекула СаСО3 при растворении дает по одному
иону и то моль/л.
Следовательно,
Пример 2.
Произведение растворимости PbSO4 составляет . Сколько грамм содержится в 500 мл раствора при 250С?
Равновесие в данной системе выражается следующей схемой:
.
Тогда моль/л.
Запишем выражение для произведения растворимости :
х×х = х2;
тогда моль/л.
моль/л – это молярная концентрация каждого иона в растворе или молярная концентрация раствора PbSO4, .
Массу PbSO4 в 500 мл раствора рассчитываем из формулы:
,
где г/моль;
Пример 3.
Выпадает ли осадок при смешивании равных объемов растворов и с одинаковыми концентрациями 0,2 моль/л. .
При смешивании объем раствора возрастает вдвое, и концентрация каждого из веществ уменьшается вдвое, т.е. станет 0,2 моль/л: 2 = 0,1 моль/л. Равновесие при диссоциации каждой исходной соли можно записать:
a cоли образованной при их смешивании:
Тогда концентрации моль/л; моль/л.
Следовательно, произведение концентраций ионов образовавшейся соли будет:
Полученная величина превышает . Поэтому часть соли PbCl2 будет выпадать в осадок.
Пример 4.
Какая масса кальция находится в виде ионов в 2 л насыщенного раствора ?
Так как раствор насыщенный, то произведение растворимости достигнуто, В растворе устанавливается равновесие:
Находим молярную концентрацию кальция в насыщенном растворе
;
Молярная концентрация кальция моль/л.
Найдем содержание кальция в граммах:
а в 2л насыщенного раствора:
Контрольные задания
111. Произведение растворимости Ag3PO4составляет 1,810-18. В ка-ком объёме насыщенного раствора содержится 0,05 г растворённой соли?
112. В 3 л насыщенного при комнатной температуре раствора PbSO4содержится 0,132 г соли. Вычислите произведение растворимости PbSO4.
113. В 3 л насыщенного раствора AgIO3содержится в виде ионов 0,176 г серебра. Вычислите произведение растворимости AgIO3.
114*. К 50 мл 0,001 н. раствора HCI добавили 450 мл 0,001 н. раствора азотнокислого серебра. Выпадет ли осадок хлорида серебра?
115*. Будет ли выпадать осадок при добавлении к 100 мл 0,02 н. раствора сульфата калия 100 мл 0,01 н. раствора хлорида кальция?
116*. Исходя из произведения растворимости карбоната кальция, найдите массу СаСО3, содержащуюся в 100 мл его насыщенного раствора.
Таблица 5. Произведение растворимости труднорастворимых в воде соединений (при температуре 25 С)
| Вещество | ПР | Вещество | ПР | |
| AgCl | 1,56·10-10 | Ag2S | 1,6·10-49 | |
| AgBr | 4,4·10-13 | CaCO3 | 4,8·10-9 | |
| Ag2SO4 | 7,7·10-5 | CaSO4 | 6,1·10-5 |
117*. Образуется ли осадок сульфата серебра, если к 0,02 М раствору азотнокислого серебра добавить равный объем 1 н. раствора серной кислоты?
118. В 500 мл воды при 18 С растворяется 0,0166 г Ag2CrO4. Чему равно произведение растворимости этой соли?
119*. Какая масса серебра находится в виде ионов в 1 л насыщенного раствора AgBr?
120*. В каком объеме насыщенного раствора Ag2S содержится 1 мг растворенной соли?
ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ
Примеры решения задач
Гидролизом солей называется обменное взаимодействие ионов соли с водой, протекающее в сторону образования молекул слабого электролита ( основания или кислоты) и накопления Н+ или ОН- ионов, приводящего к изменению нейтральной реакции среды.
Гидролиз по катиону.
Гидролизу подвергаются соли, образованные слабыми основаниями и сильными кислотами ( и др.). С водой взаимодействует катион слабого основания, объединяющийся с ионом ОH- из воды. Ион водорода H+ при этом освобождается и подкисляет раствор, рH которого становится меньше 7.
Гидролиз по аниону.
Гидролизу подвергаются соли, образованные сильными основаниями и слабыми кислотами ( и др.). Анион слабой кислотой взаимодействует с ионом Н+ из Н2О. Ион гидроксила при этом освобождается, и рН становится больше 7.
Гидролиз по катиону и аниону.
Соли, образованные слабыми основаниями и слабыми кислотами, гидролизуются и по катиону, и по аниону ( и др.). Гидролиз протекает до конца и характеризуется небольшими изменениями рН среды, так как связанными оказываются как ионы ОН- из воды, так и ионы Н+. Так как образующиеся слабые основание и кислота являются электролитами разной силы (их константы неодинаковы), то рН раствора будет определять более сильный из них электролит.
Если Кд (основания)> Кд (кислоты), то рН > 7;
Если Кд (основания)< Кд (кислоты), то рН < 7.
Гидролизу не подвергаются соли, образованные сильными основаниями и сильными кислотами: ( и др.) так как ни катион, ни анион соли не могут при взаимодействии с водой образовывать молекулы слабых электролитов. Водные растворы таких солей имеют нейтральную реакцию среды (рН=7).
Гидролиз можно усилить, разбавлением раствора и повышением температуры раствора.
Пример 1.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакции гидролиза и укажите рН раствора КСN.
KCN+HOH«HCN+KOH
K++CN-+HOH«HCN+K++OH-
CN-+HOH«HCN+OH-, рН>7.
Соль КСN образована сильным основанием и слабой кислотой. Гидролиз идет по аниону слабой кислоты НСN. В результате гидролиза образуется слабая кислота НСN и избыток ионов ОН-, которые подщелачивают раствор. рН раствора будет больше 7.
Пример 2.
Составьте молекулярные и ионно – молекулярные уравнения реакций гидролиза и укажите реакцию раствора NH4Cl.
NH4Cl+HOH« NH4OH+HCl
рН<7.
Соль NH4Cl образована слабым основанием и сильной кислотой. Гидролиз идет по катиону слабого основания NH4OH. В результате гидролиза образуется слабое основание NH4OH и избыток ионов Н+, которые подкисляют раствор. рН раствора будет меньше 7.
Пример 3.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций гидролиза и укажите рН раствора СН3СОО(NH4).
СН3СОО(NH4)+HOH « СН3СООH+ NH4OH
Гидролиз в данном случае идет и по катиону, и по аниону. В результате гидролиза образуются и слабые основания NH4OH , и слабая кислота СН3СООН (КД=1,86×10-5). Так как константы диссоциации этих электролитов практически одинаковы, то реакция раствора этой соли будет близка к нейтральной (рН=7).
Пример 4.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций гидролиза и укажите рН раствора Аl(NO3)3.
Гидролиз соли, образованной поливалентным катионом и слабого основания, протекает ступенчато через стадии образования основных солей:
1 ступень AlCl3+HOH«Al(OH)Cl2+HCl
Al3++ 3Cl-+HOH«Al(OH)2++2Cl-+H++Cl-
Al3++HOH« Al(OH)2++H+,рН<7.
2 ступень Аl(OH)Cl2+HOH«Al(OH)2Cl+HCl
Al(OH)2++2Cl-+HOH«
pH<7.
3 ступень Al(OH)2Cl+HOH«Al(OH)3+HCl
рН<7.
Гидролиз соли протекает сильно по первой ступени, слабо – по второй ступени и совсем слабо – по третьей ступени (ввиду накопления ионов водорода процесс смещается в сторону исходных веществ).
Пример 5.
Изменится ли нейтральная реакция среды при растворении в воде соли NaCl?
Соль NaCl образована сильным основанием и сильной кислотой, поэтому гидролизоваться не будет и изменения рН в растворе не произойдет.
NaCl+HOH = NaOH+HCl
Na++Cl-+HOH=Na++OH-+H++Cl-
HOH=H++OH-
В этом случае происходит необратимая реакция, нейтрализации сильного основания сильной кислотой, обратная процессу гидролиза.
Контрольные задания
121. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения реакции гидролиза и укажите реакцию растворов солей:
CH3COONa, ZnCl2
122**. NH4Cl, K2CO3
123**. Al2(SO4)3, KCl
124**. CuCl2, Na2SiO3
125**. FeCl3, Na2SO4
126**. NH4NO3, Na2SO3
128*. KCN, FeCl2
129*. Na2S, ZnSO4
130*. K2SiO3, NiCl2