Количественные характеристики процесса гидролиза

Гидролиз характеризуется двумя величинами:

1. степенью  гидролиза h_г (%, доли единицы);

2. константой гидролиза (К_г).

Обратимые реакции гидролиза, как и прочие обратимые процессы, подчиняются закону действующих масс, следовательно, для любого обратимого случая  гидролиза можно записать выражение константы равновесия.

Так, для реакции гидролиза NH₄C1 + Н₂О  <=> NH₄OH + HC1

Или    NH₄⁺ + Н₂О <=> NH₄OH + Н⁺

К_равн= , т.к. [Н₂О] = const, то К_равн. • [Н₂О] = К_г 

Тогда К_г=      

    Расчет констант гидролиза проводится по уравнениям, представленным в

 таблице 1.

Степень гидролиза h _г - это отношение концентрации соли, подвергшейся гидролизу С_соли, к общей концентрации соли С_общ.: 

h _г = %

Связь количественных характеристик процесса гидролиза K_г и h_г, а также расчет рН растворов солей, подвергающихся гидролизу   представлены в табл.1.

                                                                                                

                                                                                                          Таблица 1.

Уравнения для расчета K_г; h_г и рН растворов солей, подвергающихся гидролизу

 

Тип                Константа        Степень  гидролиза          гидролиза      гидролиза  hг             рН растворов  По аниону                                                  7+ 1/2 рK^а+ 1/2 lgCсоли  По катиону                                             7 -1/2рK^в - 1/2 lgCсоли По  катиону и                                           7+ 1/2 рK^а -1/2рK^в аниону           Kw - ионное произведение воды =10^-14

 

К^а – константа диссоциации кислоты;

С – молярная  концентрация соли, моль/л;

рК^а – силовой  показатель  кислоты;

К^в – константа  диссоциации  основания;

рК^в – силовой показатель основания.

Факторы, влияющие на гидролиз:

Гидролиз – обратимый процесс, равновесие которого можно сместить под действием некоторых факторов.

1. Разбавление – усиливает гидролиз, h_г увеличивается.

2. Нагревание – усиливает гидролиз, так как гидролиз эндотермический процесс (Q<0).

3. Удаление продукта гидролиза – усиливает гидролиз, смещает равновесие вправо.

4. Добавление одного из продуктов гидролиза – подавляет гидролиз, равновесие смещается влево.

5. Чем слабее кислота или основание  (чем меньше их константа диссоциации), тем сильнее протекает гидролиз.

6. Гидролиз солей, образованных слабой  кислотой  и слабым основанием протекает сильнее всего и не зависит от концентрации.

 

Пример расчета константы гидролиза солей многоосновных кислот:

Na ₂ CO ₃

1) CO₃^2- + HOH <=> HCO₃^- + OH^-

2) HCO₃^- +HOH <=> H₂CO₃ + OH^-

К^а_д (НСО₃^-) = 5.6 ∙ 10^-11; К_г =   ; К_г = 10^-14/5.6 ∙ 10^-11= 2∙ 10^-2

К^а_д (Н₂СО₃) = 3.5 ∙ 10^-7; К_г = 10^-14/3.5 ∙ 10^-7= 3∙ 10^-6

Сравнение констант гидролиза 1 и 2 ступени показывает, что гидролиз почти полностью протекает по первой ступени.

1.4.11. Контрольные задания 81-90

81. Содержание сульфата цинка в грунтовых водах изменилось с 0.002 до 1.75 мг/л. Как изменится рН вод при этом? Покажите расчётами.

82. Для внекорневой подкормки сосны применили раствор сульфата меди (II) с молярной концентрацией  0.001 моль/л. Будете ли контролировать среду почвенного раствора, или это не имеет значения?

83. Как изменится среда нейтрального почвенного раствора, если с оросительными водами в него попали соли кобальта (нитрата) 0.06 мг/л?

84. Анализами установлено, что в оросительных, грунтовых и дренажных водах содержание солей меди составило 0.025 мг/л и  0.007 мг/л соответственно. Рассчитайте, раствор  какой соли в большей степени подкислит почвенный раствор?

85. Какова должна быть концентрация раствора хлорида аммония, если он изменяет (уменьшает) рН по сравнению с нейтральной средой на 2 единицы?

86. Покажите расчетами каким оказался эффект при внесении в солончаковую почву микроэлементов с солями ZnSО₄ и MnSО₄ с точки зрения состояния реакции почвенного раствора.

87. Анализом установлено, что рН почвенного раствора равен  9.3. В качестве химического  мелиоранта  взят раствор FeSО₄. Какова должна быть молярная концентрация соли, чтобы рН уменьшить на 1?

88. Для орошения использовали воду, в которой  содержится Cd²⁺ (в виде Сd(NO₃)₂);  рН почвенного раствора стал 6.5. Какова молярная концентрация соли в такой воде?

89. Соли тяжелых металлов оказывают влияние на длину проростков пшеницы (уменьшают).  Каков рН раствора нитрата никеля, в 100 мл которого содержится 0.02 г соли?

90. Фитотоксичность  для люцерны показал никель. Так, концентрация его в сухом веществе люцерны может увеличиваться в 150 раз, при увеличении концентрации Ni(N0₃)₂ в питательном растворе с 5 мг/л до 250 мг/л. Как изменится рН таких растворов? Покажите расчётом.