Учебное пособие Рекомендовано научно-методическим советом

Вид материала

Содержание

Реакция среды характеризуется через водородный показатель pH = ─ lg [Н]. (4.8)
Выполнение задания
Гидролиз солей
Кислота, образовавшая соль

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7

Реакция среды характеризуется через водородный показатель pH = ─ lg [Н⁺]. (4.8)

При решении задач будем пользоваться формулой pН = – lg с_H₊. В более точных расчётах следует пользоваться активностью ─ pН = – lg а_H₊ , где а_H₊− активность ионов водорода.

Если подставить значения концентраций ионов водорода с_H₊, полученные в вышеприведённом примере,в формулу для вычисления рН, то получим:

в нейтральной среде: рН = ─ lg 10^–7 = 7;

в кислой среде: рН = ─ lg 10^–6= 6, (рН < 7);

в щелочной среде: рН = ─ lg 10^–8 = 8, (рН > 7).

ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЯ

Колориметрический метод определения рН

В пробирки с водой (нейтральная среда) добавляются растворы индикаторов и наблюдается соответствующая окраска растворов. Затем содержимое пробирок делится на две части и в одних пробирках среду делают кислой, добавляя кислоту, а в других − щелочной. Наблюдаемое изменение цвета (лат. color цвет) растворов показано на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Окраска некоторых индикаторов в нейтральной, кислой и щелочной среде

Более точные результаты определения рН среды даёт универсальная индикаторная бумага, где точность определения составляет ± единица рН. Современные приборы: иономеры и рН-метры имеют погрешность измерения ± 0,05 рН и меньше.

Пример 4.11. При разбавлении 0,5 М раствора соляной кислоты в пять раз, рН будет иметь значение, равное ... 1) 1 2) 10 3) 12 4) 5

Решение. После разбавления раствора соляной кислоты, имеющей концентрацию 0,5 моль/л в пять раз, концентрация раствора будет 0,1 моль/л. Соляная кислота является кислотой сильной, для неё степень диссоциации α = 1, поэтому концентрация ионов водорода с_H₊ = 0,1 моль/л = 10 ‾¹ моль/л. Тогда в соответствии с формулой 4.8:

pН = – lg с_H⁺ = – lg 10 ‾¹ = 1.

Упражнение 4.8. При разбавлении 0,2 М раствора соляной кислоты в два раза, рН будет иметь значение, равное ... 1) 1 2) 13 3) 14 4) 4

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Пример 4.12. В 0,1 М растворе гидроксида калия рН будет иметь значение, равное ...

1) 1 2) 14 3) 13 4) 0,1

Решение. В соответствии со схемой диссоциации сильного основания

КОН → К⁺ + ОН‾

с _ОН‾ = 0,1 моль/л. По формуле 4.7 находим концентрацию ионов водорода:

с_H⁺ = (10 ‾¹⁴) : с _ОН‾ = (10 ‾¹⁴) : 10 ‾¹ = 10 ‾¹³.

Значение рН вычисляем по формуле 4.8: pН = – lg с_H⁺ = – lg 10 ‾¹³ = 13.

Упражнение 4.9. При разбавлении 0,03 М раствора гидроксида натрия в три раза, рН будет иметь значение, равное ... 1) 3 2) 12 3) 13 4) 14

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

Теоретические сведения

При растворении соли в воде происходит её электролитическая диссоциация на анионы и катионы, которые могут взаимодействовать с водой. Если катион соли является остатком слабого основания, то образуется это слабое основание; если анион соли – остаток слабой кислоты, то в результате гидролиза образуется слабая кислота.

Хлорид аммония NH₄Cl, образованный слабым основанием NH₄OH и сильной кислотой HCl, при растворении в воде вступает в обменное взаимодействие:

N

H₄Cl + HOH NH₄OH + HCl

N

H₄⁺ + Cl^¯+ HOH NH₄OH + H⁺ + Cl¯

N

H₄⁺+ HOH NH₄OH + H⁺

В данном случае устанавливается ионно-молекулярное равновесие, так как слабый электролит (Н₂О) является одним из исходных веществ и слабое основание NH₄OH – один из продуктов реакции.

Таким образом, гидролиз солей относится к обратимым реакциям и протекает тем полнее, чем более слабым электролитом будет кислота или основание, образовавшие соль. Причиной гидролиза, то есть веществом, смещающим равновесие гидролиза в сторону образования продуктов реакции, являются слабые кислоты и основания. Чем слабее электролит (чем меньше величина его константы диссоциации), тем полнее протекает гидролиз.

В результате взаимодействия с водой хлорида аммония в растворе накапливаются свободные ионы Н⁺ и реакция среды становится кислой, т.к. С_Н+ > С_ОН_ˉ. NH₄Cl гидролизуется по катиону ─ остатку слабого основания.

Нитрит натрия NaNO₂образован слабой кислотой HNO₂ и сильным основанием NaOH.

NaNO₂ + HOH NaOH + HNO₂

N

a⁺+ NO₂‾ + HOH Na⁺ + OH‾+ HNO₂

N

O₂‾+ HOH OH‾+ HNO₂

Реакция среды в растворе нитрита натрия щелочная вследствие накопления свободных ионов ОН ˉ, так как С_Н+ < С_ОН_ˉ. Причиной гидролиза является образование слабой кислоты – HNO₂, т.о. NaNO₂ гидролизуется по аниону.

Нитрит аммония образован слабым основанием NH₄OH и слабой кислотой HNO₂. При взаимодействии с водой образуются данные слабые электролиты:

NH₄ NO₂ + НОН NH₄OH + HNO₂;

NH₄⁺ + NO₂‾ + НОН NH₄OH + HNO₂.

В данном случае рН среды меняется незначительно, т.к. С_Н⁺ ≈ С_ОН^–.

NH₄ NO₂ гидролизуется как по катиону, так и по аниону.

Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, гидролизу не подвергаются, и pH среды не меняется, например:

KNO₃ + HOH KOH + HNO₃;

K⁺+ NO₃‾ + HOH K⁺ + OH‾ + H⁺ + NO₃‾;

HOH H⁺ + OH‾.

Соли, образованные многозарядными остатками слабых кислот и оснований, подвергаются ступенчатому гидролизу.

Таким образом, гидролизом называется обменное взаимодействие ионов соли с водой, которое сопровождается образованием слабого электролита и изменением рН среды.

Реакция среды раствора соли зависит от химической природы кислот и оснований, образовавших данную соль (табл. 4.4).

Таблица 4.4

Реакция среды в растворах гидролизующихся и негидролизующихся солей

Кислота, образовавшая соль	Основание, образовавшее соль	Гидролиз по …	Реакция среды	рН
сильная	слабое	катиону	кислая	< 7
слабая	сильное	аниону	щелочная	> 7
слабая	слабое	катиону и аниону	близкая к нейтральной	≈ 7
сильная	сильное	не гидролизуется	нейтральная	= 7

Blog

Учебное пособие Рекомендовано научно-методическим советом

Содержание

Реакция среды характеризуется через водородный показатель pH = ─ lg [Н+]. (4.8)

Реакция среды характеризуется через водородный показатель pH = ─ lg [Н⁺]. (4.8)