Ионное произведение воды, водородный показатель. Гидролиз солей.

H₂O «H⁺ + OH^-

Данное уравнение равновесия позволяет записать закон действующих

масс:

[H⁺] [OH^-]

K =

[H₂O]

 

Поскольку концентрация воды – величина постоянная, то запишем

K[H₂O] = [H⁺][OH^-].

Ионное произведение воды: K[H₂O] = [H⁺][OH^-].= 10^-14

В нейтральной среде [H⁺][OH^-] = 10^-7г-ион/л.

В кислой среде [H⁺]>[10^-7] г-ион/л

В щелочной среде [H⁺]<[10^-7] г-ион/л

Водородный показатель рН = -lg[H⁺]

В нейтральной среде рН = 7

В кислой среде рН<7

В щелочной среде рН>7

Гидроксильный показатель pOH = -lg [OH]

рH + pOH = 14.

 

Для качественного определения реакции среды применяют индикаторы – вещества, изменяющие окраску в зависимости от величины рН раствора.

 

Опыт 5.1. Определение реакции среды при помощи индикаторов.

Налейте в три пробирки по 1мл разбавленного раствора какой-либо кислоты, в другие три – по 1мл дистиллированной воды и еще в три – по1мл разбавленного раствора щелочи. Пробирки распределите на три серии – в каждой по одной пробирке кислоты, воды и щелочи. Добавьте в каждую пробирку по нескольку капель растворов индикаторов: в первую серию – лакмуса, во вторую – метилового оранжевого, в третью – фенолфталеина. Наблюдаемую окраску индикатора занесите в таблицу.

 

 

индикатор	Цвет
В кислой среде рН < 7	В нейтральной среде рН =7	В щелочной среде рН > 7	Интервалы рН
Лакмус				5,0 – 8,0
Метиловый оранжевый				3,2 – 4,4
фенолфталеин				8,2 – 10,0

Взаимодействие соли с водой, приводящее к образованию слабодиссоциирующих или малорастворимых продуктов и изменению рН раствора, называется гидролизом.

Соли сильного основания и сильной кислоты гидролизу не подвергаются (рН = 7): KCl, Ca(NO₃)₂, Na₂SO₄, BaCl₂, NaNO₃.

Для большинства солей гидролиз является обратимым процессом.

 

Соли, подвергающиеся гидролизу

Тип соли по катиону и аниону	Продукты гидролиза	Примеры реакций гидролиза
Сильное основание и слабая кислота рН > 7	Слабое основание и сильная кислота рН < 7	Слабое основание и слабая кислота рН = 7
1.однозаряд ный катион	Основание + кислота	NaCN+H2O= NaOH+HCN CN^-+H2O= OH^-+HCN	NH4Cl+H2O= NH4OH+HCl NH4^++H2O= NH4OH+H^+	NH4NO2+H2O= NH4OH+HNO2 NH4^++H2O= NH4OH+HNO2
2.многозарядный анион	Основание + кислая соль	Na2CO3+H2O= NaOH+NaHCO3 CO3^2-+H2O= HCO3^-+OH^-	(NH4)2SO4+H2O=NH4OH+ NH4HSO4 NH4^++SO4^2+H2O = NH4OH+HSO4^-	(NH4)2CO3+ H2O= NH4OH+NH4HCO3-NH4^++CO3^2-+H2O= NH4OH+HCO3^-
3.многозарядный катион	Основная соль + кислота	Ba(CN)2+H2O= BaOHCN+HCN Ba^2++CN^-H2O=BaOH- +HCN	CuCl2+H2O= CuOHCl+HCl Cu^2++H2O= CuOH^++H^+	Al(CH3COO)3 +H2O= AlOH(CH3COO)2+ +CH3COOH Al^3++CH3COOH^-+H2O=AlOH^2++ +CH3COOH
4.многозарядный катион и анион	Этот случай практически редко встречается т.к. относящиеся сюда соли в воде нерастворимы. Для растворимых: 2CaS + 2H2O = Ca(OH)2 + Ca(HS)2 S^2_ + H2O = HS^- + OH-	Fe2(SO4)3+ 2H2O= FeOHSO4+ H2SO4 Fe^3++H2O= FeOH^2++H^+	необратимый гидролиз, основание (осн.соль)+газ Cr2S3++6H2O= 2Cr(OH)3++3H2S

Опыт 5.2. Гидролиз солей.

Налейте в четыре пробирки по 1мл растворов: хлорида натрия, ацетата натрия, карбоната калия и хлорида цинка. С помощью индикаторов определите реакцию среды. В случае протекания реакций напишите молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения реакций взаимодействия

 

Опыт 5.3.

Налейте в пробирку 5-10 мл раствора хлорида железа (Ш) и внесите на кончике шпателя магнитные опилки. Отметьте выделение водорода. Напишите молекулярные и ионные уравнения гидролиза хлорида железа (Ш) и взаимодействия магния с одним из продуктов гидролиза.

 

Опыт 5.4.

Налейте в пробирку 5-10 мл насыщенного раствора фосфата натрия, нагрейте пробирку на пламени горелки до температуры, близкой к кипению и опустите в нее гранулу алюминия. Объясните выделение водорода. Напишите молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения реакций.

 

Опыт 5.5. Смещение равновесия гидролиза.

Налейте в пробирку 2-3 мл раствора хлорида сурьмы и прибавьте по капле дистиллированную воду. Наблюдайте выпадение осадка, который будет растворяться при добавлении 1мл раствора HCl. Объясните почему. Напишите уравнение реакции гидролиза хлорида сурьмы.

 

Опыт 5.6. Необратимый гидролиз.

5.6.1. В пробирку налейте 1мл раствора сульфата алюминия и добавьте такое же количество раствора сульфида аммония. Напишите молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения реакций.

 

5.6.2. В пробирку налейте 1мл раствора сульфата меди (II) и добавьте такое же количество раствора карбоната натрия. Напишите молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения реакций

 

 

Упражнения

1.Какая величина является ионным произведением воды? Почему ионное

произведение воды считается постоянной величиной при дано

температуре?

2.Вычислите рН раствора, если [OH^-] = 10^-4 г-ион/л.

3.рН раствора равен 3. Что надо прибавить к раствору, чтобы увеличить рН

до 7 (нужное подчеркните): а) кислоту, б) воду, в) щелочь. Почему?

4.Какая из приведенных солей не подвергается гидролизу (подчеркните):

а)CaCl₂, б) СH₃COONH₄, в) NaCl.

5.Какая реакция среды будет при расстоянии в воде Ni(NO₃)₂(подчеркните):

а) кислая, б) нейтральная, в) щелочная? Напишите молекулярные, полные

и сокращенные ионные уравнения реакций.

 

6.Какая из приведенных солей при гидролизе по первой ступени образует

кислую соль (подчеркните): а) NH₄Cl, б) (NH₄)SO₄, в) FeSO₄? Напишите

молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения реакций

 

7.Напишите молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения

реакций гидролиза солей:

Cr₂(SO₄)₃,

 

 

K₃PO₄,

 

 

KAl(SO₄)₂,

 

 

Zn(CH₃COO)₂.

 

 

8.Можно ли в растворах солей, подвергшихся гидролизу, предотвратить

гидролиз? Как это сделать?

 

 

9.В случае каких солей (в растворах равной концентрации) степень гидролиза

будет больше: Be(NO₃)₂ или Zn(NO₃)₂? NaCN или NaNO₂? Почему?

Напишите молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения

реакций гидролиза.

 

 

Задачи № 326, 329, 330, 331, 335.

 

 

Лабораторная работа 6