Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Использование реакций гидролиза
В качественном анализе Явление гидролиза широко используется в химическом анализе для различных целей. 1. Для подавления гидролиза, что позволяет получать устойчивые при хранении растворы. Для этой цели в растворы вводят тот продукт гидролиза, который является более сильным электролитом, при этом равновесие смещается влево, гидролиз уменьшается. Растворы солей, гидролизующихся по катиону (Fe3+, Al3+, Zn2+ и др.) подкисляют, а к растворам солей, гидролизующихся по аниону добавляют избыток щелочи. Например: раствор (NH4)2СО3 будет сохраняться дольше, если в приготовленный раствор добавить концентрированный раствор аммиака. В раствор сульфида аммония также вводят избыток аммиака. Для предотвращения гидролиза к водным растворам солей сурьмы и висмута всегда добавляется соответствующая кислота, вследствие чего эти растворы имеют кислую реакцию. Следовательно, если данный для анализа раствор не имеет осадка и рН = 7 (нейтральная среда), то это является первым признаком отсутствия катионов сурьмы и висмута. 2. Для обнаружения некоторых ионов, соли которых образуют при гидролизе нерастворимые соединения. Например: открытие ионов сурьмы и висмута проводят, разбавляя исследуемый раствор водой. Соль висмута, гидролизуясь по катиону, дает белый осадок оксо-висмутила BiOCl. Bi3+ + H2O Û BiOH2+ + H+ BiOH2+ + H2O Û Bi(OH)2+ + H+ Bi(OH)2+ Û BiO+ + H2O BiCl3 + H2O Û BiOCl↓ + 2HCl Явление гидролиза используется и при открытии ацетат-иона. Если к раствору ацетата натрия или калия прилить раствор хлорида железа (III), то появляется красно-бурое окрашивание вследствие образования выпадающей при нагревании в осадок основной соли Fe(OH)2CH3COO: Fe3+ + 3CH3COO- + 2H2O Fe(OH)2CH3COO↓ + 2CH3COOH↑ 3. Для разделения ионов. Например, для разделения ионов хрома Cr3+ и алюминия Al3+ к анализируемому раствору приливают избыток щелочи. При этом образуются растворимые в воде комплексные ионы [Al(OH)6]3- и [Cr(OH)6]3- Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓ Al(OH)3 + 3OH- = [Al(OH)6]3- После кипячения раствора комплексный ион алюминия остается в растворе, а ион, содержащий хром, гидролитически расщепляется с образованием осадка гидроксида хрома: [Cr(OH)6]3- Сr(OH)3↓ + 3OH- При выполнении многих аналитических реакций необходимо учитывать возможность протекания реакций гидролиза, как самих реагентов, так и продуктов их взаимодействия. Например, при сливании растворов сульфата меди и карбоната натрия в результате ряда реакций гидролиза идет образование осадка основного карбоната меди (аналогичный пример разобран в §5)
Суммарное уравнение реакции имеет следующий вид: 2СuSO4 + 2Na2CO3 + H2O = Cu2(OH)2CO3↓ + CO2↑ + 2Na2SO4 При взаимодействии ионов Al3+, Cr3+ с сульфидом аммония (NH4)2S образуются осадки гидроксидов Al(OH)3, Cr(OH)3, а не осадки сульфидов этих металлов. Объясняется это тем, что сульфид аммония гидролизуется: NH4+ + S2- + H2O Û HS- + NH4OH Концентрация ионов ОН-, образующихся при диссоциации гидроксида аммония: NH4OH = NH4+ + ОН- оказывается достаточной для достижения произведения растворимости гидроксидов алюминия и хрома, результатом чего является выпадение в осадок гидроксидов Al(OH)3 и Cr(OH)3. Реакции, протекающие при сливании растворов соли хрома и сульфида аммония, можно записать в следующем виде: 6NH4+ + 3S2- + 3H2O = 3NH4OH + 3HS- + 3NН4+ Cr3+ + 3NH4OH = Cr(OH)3↓ + 3NН4+ ---------------------------------------------------------------- Cr3+ + 3S2- + 3H2O = Cr(OH)3↓ + 3HS- 3(NH4)2S + CrCl3 + 3H2O = Cr(OH)3↓ + 3NH4HS + 3NH4Cl Т.к. ионы HS- способны частично гидролизоваться дальше (2-я ступень) HS- + H2O = Н2S + ОН-, то возможна и вторая реакция: 2Cr3+ + 3S2- + 6H2O = 2Cr(OH)3↓ + 3H2S 2CrCl3 + 3(NH4)2S + 6H2O = 2Cr(OH)3↓ + 3H2S↑ + 6NH4Cl 4. Для усиления или ослабления кислотности или щелочности водного раствора. Например, для повышения щелочности добавляют ацетат или карбонат натрия, гидролизующиеся по уравнениям: СН3СОО- + Н2О Û СН3СООН + ОН- СО32- + Н2О Û НСО3- + ОН- c образованием свободного гидроксила (рН среды увеличивается). Так поступают при осаждении ионов бария в виде хромата BaCrO4, действуя бихроматом K2Cr2O7 в присутствии ацетата натрия. Образующийся при гидролизе ионы ОН-, связывают ионы водорода в молекулу воды: 2Ba2+ + Cr2O72- + H2O Û 2BaCrO4↓ + 2H+ 2H2O 2СН3СОО- + 2Н2О Û 2СН3СООН + 2ОН- ------------------------------------------------------------------------------- 2Ba2+ + Cr2O72- + H2O + 2СН3СОО- Û 2BaCrO4↓ + 2СН3СООН Для повышения кислотности водных растворов к ним добавляют соли аммония сильных кислот, которые гидролизуясь дают ионы водорода (рН растворов понижается). Например, для снижения щелочности раствора алюмината, гидролизующегося с образованием свободных ОН-, к нему добавляют NH4Cl, связывающий ионы ОН- (накопление которых смещает равновесие влево и препятствует полному гидролизу алюмината) в слабый электролит NH4ОН:
AlO33- + 3H2O Û Al(OH)3↓ + 3ОН- 3H2O 3NН4+ + 3H2O Û 3NH4OH + 3H+ ---------------------------------------------------------------- AlO33- + 3H2O + 3NН4+ Û Al(OH)3↓ + 3NH4OH Решение типовых задач Задача 1. Вычислить константу гидролиза Кгидр, степень гидролиза hгидр и рН 0,01 М раствора хлорида аммония при t = 25 оС. Решение. Запишем уравнение реакции гидролиза: NH4+ + H2O Û NH4ОН + H+ Для расчетов используем выведенные ранее соответствующие уравнения для солей, гидролизующихся по катиону: ; = 1,76·10-5 (рК = 4,75) (см. табл.1) ; (2,37·10-2 %) ; Задача 2. Вычислить константу гидролиза hгидр и рН 0,01 М раствора ацетата калия при t = 25 оС. Решение. Запишем уравнение реакции гидролиза: СН3СОО- + Н2О ↔ СН3СООН + ОН- Для расчетов используем выведенные ранее соответствующие уравнения для солей, гидролизующихся по аниону: ; ; (2,39·10-2 %) Задача 3. Вычислить константу гидролиза hгидр и рН раствора цианида аммония. Решение. Запишем уравнение реакции гидролиза NH4CN: NH4+ + СN- + H2O Û HCN + NH4ОН Для расчетов используем выведенные ранее соответствующие уравнения для солей, гидролизующихся по аниону: КHCN = 6,2·10-10, рКHCN = 9,21 , рК = 4,76 ; ; hгидр + 0,96 hгидр = 0,96; hгидр ≈ 0,49 (49%); ; рН = 7 + 1/2·9,21 – 1/2·4,76 = 7 + 4,605 – 2,38 ≈ 9,23. Задача 4. Вычислить константу гидролиза hгидр и рН 0,1 М раствора карбоната калия по 1- ой ступени. Решение. Запишем уравнение реакции гидролиза карбоната калия по 1-ой ступени. Соль гидролизуется по аниону: СО32- + Н2О Û НСО3- + ОН- Вычисления проводим по формулам, выведенным для бинарных солей, гидролизующихся по аниону: ; К = 4,8·10-11; рК = 10,32. Из таблицы 1 берется константа ионизации угольной кислоты по 2-ой ступени, т.к. гидролиз по первой ступени идет до иона НСО3- ; (4,56%) ; рН = 7 + 1/2·10,32 – 1/2·lg10 -1 = 7 + 5,16 – 0,5 = 11,66.
4.11. Вопросы и задачи для самостоятельного решения 1. Что такое гидролиз? Какие из перечисленных солей будут подвергаться гидролизу: K2CO3, KCl, Li2SO3, Hg(NO3)2, MgCl2, Cr2(SO4)3, SbCl3, Zn(CH3COO)2, Bi(NO3)3, FeSO4? Укажите реакцию среды водных растворов указанных солей. 2. Как гидролизуются многозарядные ионы? Приведите примеры. 3. Могут ли гидролизоваться кислые и основные соли? От чего зависит реакция растворов таких солей? 4. Как изменяется степень гидролиза при разбавлении, при нагревании? Почему? 5. Можно ли в растворах солей, подвергающихся гидролизу, предотвратить гидролиз? Как это сделать? 6. При гидролизе каких солей рН раствора близка к 7? Почему это возможно? Приведите примеры. 7. В случае каких солей в растворах равной концентрации степень гидролиза будет больше: Cu(NO3)2 или Zn(NO3)2; NaCN или NaNO2? 8. Как сместиться равновесие гидролиза следующих солей: ZnSO4, KNO2, Al(OH)SO4 при добавлении к раствору HCl, KOH, NH4Cl? 9. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей: CH3COOK, Cr2(SO4)3, Al(NO3)3. Какое значение рН (больше или меньше 7) имеют растворы этих солей? 10. Какое значение рН (больше или меньше 7) имеют растворы солей: K2S, Al2(SO4)3, FeCl3, (NH4)2S? Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза. 11. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей: (NH4)2СО3, Pb(NO3)2, Na2SO3, ZnSO4. Какое значение рН (больше или меньше 7) имеют растворы этих солей? 12. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза соли, раствор которой имеет: щелочную реакцию; кислую реакцию.
13. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций, происходящих при смешивании растворов сульфата алюминия и карбоната натрия. 14. Какие из солей – NaBr, Na2S, K2CO3, CoCl2, K2SO4 подвергаются гидролизу? Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза соответствующих солей. 15. Какие из солей – NaNO3, CrCl3, Cu(NO3)2, KCl, KJ – подвергаются гидролизу? Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза соответствующих солей. 16. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза, происходящего при смешивании растворов CrCl3 и Na2S (образуются Cr(OH)3 и H2S). 17. Какое значение рН (больше или меньше 7) имеют растворы следующих солей: MnCl2, K2CO3, Ni(NO3)2? Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза. 18. Какие из солей – Na2SO4, AlCl3, MnSO4, KCl подвергаются гидролизу? Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза соответствующих солей. 19. Выразите молекулярным и ионным уравнениями процесс, происходящий при смешивании концентрированных растворов FeCl3 и Na2CO3. 20. Какие из солей – NaJ, FeCl2, K2SO4, KNO3, Co(NO3)2 подвергаются гидролизу? Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза соответствующих солей. 21. При смешивании растворов Al2(SO4)3 и Na2S образуются Al(OH)3 и H2S. Выразите этот гидролиз молекулярным и ионным уравнениями 22. Составьте молекулярное и ионное уравнения гидролиза соли, в результате которого образуется: кислая соль; основная соль. 23. В каких случаях при гидролизе соли образуется: кислая соль; основная соль? Ответ подтвердите соответствующими молекулярными и ионными уравнениями реакций. 24. Какое значение рН (больше или меньше 7) имеют растворы солей: NiSO4, K3PO4, NaOCl? Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза. 25. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей: CuSO4, Na3PO4, Li2S. Какое значение рН (больше или меньше 7) имеют растворы этих солей? 26. Какие из солей: NaCl, Cr2(SO4)3, CuCl2, KBr, Zn(NO3)2 подвергаются гидролизу? Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза соответствующих солей. 27. Составьте молекулярное и ионное уравнения реакций, происходящих при смещении растворов CuSO4 и Na2CO3. 28. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей: NiCl2, CH3COOK, FeSO4. Какое значение рН (больше или меньше 7) имеют растворы этих солей? 29. В растворе, какой соли при одинаковой концентрации и температуре реакция среды более кислая: NH4CN или NH4NO2? 30. От каких факторов зависит степень гидролиза солей?
31. Определите степень гидролиза и рН 0,02 М раствора нитрита калия. Ответ: 2,7·10-3 %; 7,85. 32. Вычислите степень гидролиза и рН в 0,18 М растворе бромида аммония. Ответ: 0,0055%; 5 33. Вычислите степень гидролиза раствора сульфида аммония (NH4)2S по первой ступени. Ответ: 99,86 % 34. Вычислите константы гидролиза следующих солей: NH4Cl, KCN, K2CO3 (по первой ступени), NaNO2. Какая из указанных солей гидролизуется сильнее других при прочих равных условиях? Ответ: 5,68·10-10; 2·10-5; 2,08·10-4; 1,45·10-11 35. Приведите примеры использования реакций гидролиза в анализе. 36. Вычислите степень гидролиза по первой ступени 0,5 М раствора сульфата цинка. Ответ: 0,36 %.
|
||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-08; просмотров: 1202; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.118.30.253 (0.052 с.) |