Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Диссоциация кислот, оснований и солей в водных растворах. ⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 7
Кислота – это электролит, при диссоциации которого в водных растворах образуются катионы только одного типа – гидратированные ионы водорода. Число ионов водорода оределяет основность кислоты. Например: HCl – одноосновная, H2SO4 – двухосновная, H3PO4 – трехосновная. Одноосновные кислоты диссоциируют в одну ступень. Пример 1. HCl D H+ + Cl– Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато. По первой ступени кислоты диссоциируют в большей степени, чем по второй и третьей. Пример 2. Составить схему диссоциации угольной кислоты. Решение. Диссоциация H2CO3 идет в 2 ступени. I ступень H2CO3 ↔ H+ +HCO3- II ступень HCO3- ↔ H+ + CO32- Основания – это электролиты, которые в водных растворах диссоциируют с образованием анионов только одного типа – гидроксид-ионов. Кислотность оснований определяют по числу гидроксильных групп. Например: NaOH, LiOH, NH4OH - однокислотные; Zn(OH)2, Al(OH)3, Ca(OH)2 - многокислотные основания. Пример 3. NaOH ↔ Na+ + OH- Многокислотные основания диссоциируют ступенчато. Пример 4. Составить схему диссоциации гидроксида кальция. Решение. Диссоциация Ca(OH)2 идет в 2 ступени. I ступень Ca(OH)2 ↔ CaOH+ + OH- II ступень CaOH+ ↔ Ca2+ + OH- Амфотерные основания могут диссоциировать по 2-м механизмам. Пример 5. Составить схему диссоциации гидроксида цинка. Решение. Диссоциация гидроксида цинка может протекать как по основному, так и по кислотному механизму: основный механизм Zn(OH)2 ↔ ZnOH+ + OH- ZnOH+ ↔ Zn2+ + OH- кислотный механизм Zn(OH)2 + 2H2O ↔ 2H+ + [Zn(OH)4]2- Соли – это электролиты, при диссоциации которых образуются катионы металлов(или катион аммония NH 4 + ) и анионы кислотных остатков. Различают несколько типов солей: средние, кислые, основные. Средние соли диссоциируют практически полностью CaCl2 ↔ Ca2+ + 2Cl- Fe2(SO4)3 ↔ 2Fe3+ + 3SO42- Кислые соли диссоциируют ступенчато. Пример 6. Составить схему диссоциации дигидрофосфата калия. Решение. Диссоциация KH2PO4 протекает в 3 ступени. В результате образуется два типа катионов: катионы металла и ионы водорода. I ступень KH2PO4 ↔ K+ +H2PO4- II ступень H2PO4- ↔ H+ + HPO42- III ступень HPO42- ↔ H+ + PO43- Основные соли диссоциируют ступенчато. Пример 7. Составить схему диссоциации гидроксохлорида кальция. Решение. Диссоциация Ca(OH)Cl протекает в 2 ступени. В результате образуется два типа анионов: анион кислотного остатка и гидроксид ион. I ступень Ca(OH)Cl ↔ CaOH+ + Cl- II ступень CaOH+ ↔ Ca2+ + OH- Ионные реакции обмена При химической реакции в растворах электролитов взаимодействуют не молекулы, а ионы. Например: уравнение реакции в молекулярной форме: Ba(NO3)2 + H2SO4 = BaSO4¯ + 2HNO3, уравнение в полном ионном виде, или полное ионное уравнение: Ba2+ + 2NO3− + 2H+ + SO42− = BaSO4¯ +2H+ + 2NO3− , уравнение в сокращенном ионном виде, или сокращенное ионное уравнение: Ba2+ + SO42− = BaSO4¯. Протекание реакции между электролитами возможно в трех случаях. 1. Если ионы, соединяясь, образуют труднорастворимое соединение. Например: CuSO4 + 2KOH « Cu(OH)2¯ + K2SO4 Cu2+ + SO42- + 2K+ + 2OH- « Cu(OH)2¯ + 2K+ + SO42- Cu2+ + 2OH- « Cu(OH)2¯ Реакция между CuSO4 и КОН сводится к взаимодействию ионов Cu2+ и гидроксид ионов ОН- с образованием осадка Cu(OH)2¯. С точки зрения ТЭД ионы калия и сульфат-ионы участие в реакции не принимают. 2. Если при взаимодействии ионов образуется газообразное вещество. Например: K2CO3 + 2HNO3 « 2KNO3 + CO2 + H2O 2K+ + CO32- + 2H+ + 2NO3- « 2K+ + 2NO3- + CO2 + H2O CO32- + 2H+ « CO2 + H2O Реакция между карбонатом калия и азотной кислотой приводит к образованию газообразного продукта CO2. С точки зрения ТЭД ионы калия и NO3- участия в реакции не принимают. 3. Если при взаимодействии ионов образуется малодиссоциирующий электролит. Например: NH4Cl + KOH « NH4OH + KCl NH4+ + Cl- + K+ + OH- « NH4OH + K+ + Cl- NH4+ + OH- « NH4OH Реакция между хлоридом аммония и гидроксидом калия приводит к образованию слабого электролита – гидроксида аммония. С точки зрения ТЭД ионы калия и хлорид-ионы участия в реакции не принимают.
4. Взаимодействие сильных электролитов 2КСl + Na2SO4 « K2SO4 + 2NaCl 2K+ + 2Cl- + 2Na+ + SO42- « 2K+ + SO42- + 2Na+ + 2Cl- С точки зрения ТЭД такие реакции не протекают, их относят к обратимым(двусторонним реакциям). Соединения, выпадающие в осадок, газообразные и малодиссоциирующие, в ионных уравнениях записываются в молекулярной форме. Гидролиз солей Гидролизом солей называют реакции обмена ионов соли с молекулами воды, в результате которой образуется слабый электролит. В результате протекания процесса гидролиза соли в растворе появляется некоторое избыточное количество ионов H+ или OH-, сообщающие раствору кислотные или щелочные свойства. Гидролиз возможен в трех случаях. 1. Гидролиз соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой. В растворе соль диссоциирует: NaNO2 « Na+ + NO2- NO2- + HOH « HNO2 + ОН- Na+ + NO2- + HOH « HNO2 + ОН- + Na+ NaNO2 + Н2О « HNO2 + NaOH Продукт гидролиза – слабая кислота, реакция среды щелочная вследствие повышенной концентрации OH- -ионов. рН > 7 Если соль образована слабой многоосновной кислотой и сильным основанием, то продуктом гидролиза является кислая соль, точнее, анион кислой соли. Гидролиз протекает ступенчато. Например: Na2S « 2Na+ + S2- I ступень S2- + HOH « HS- + ОН- 2Na+ + S2- + HOH « 2Na+ + HS- + ОН- Na2S + HOH « NaHS + NaOH II ступень HS- + HOH « H2S + ОН- HS- + Na+ + HOH « H2S + ОН- + Na+ NaHS + HOH « H2S + NaOH 2. Гидролиз соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой. Рассмотрим гидролиз хлорида меди(II). [Cu(OH)2 – слабое основание, HCl –сильная кислота]. Уравнение диссоциации этой соли: CuCl2 « Cu2+ + 2Cl- Гидролиз CuCl2 протекает в две ступени: I ступень Cu2+ + HOH « CuOH+ + H+ Cu2+ + 2Cl- + HOH « CuOH+ + H+ + 2Cl- CuCl2 + HOH « Cu(OH)Cl + HCl II ступень CuOH+ + HOH « Cu(OH)2 + H+ CuOH+ + Cl- + HOH « Cu(OH)2 + H+ Cl- Cu(OH)Cl + H2O « Cu(OH)2 + HCl Продуктом гидролиза является слабое основание, реакция среды кислая, обусловленная присутствием свободных H+ -ионов. Если соль образована слабым многокислотным основанием и сильной кислотой, то образуется основная соль, точнее, катион основной соли. 3. Гидролиз соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой. Соли такого типа легче других подвергаются гидролизу, так как ионы этих солей одновременно связываются обоими ионами воды с образованием двух слабых электролитов. При этом реакция гидролиза может практически идти до конца. Например: Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ В этом случае с водой взаимодействует как катион слабого основания, так и анион слабой кислоты. 4. Соли, образованные сильными кислотами и сильными основаниями, гидролизу не подвергается, т. к. их ионы не образуют слабых электролитов с водой. Примеры: NaCl, KNO3, BaCl2, Na2SO4. Среда – нейтральная. Гидролиз некоторых солей, образованных очень слабыми основаниями и кислотами, является необратимым процессом, например гидролиз сульфидов и карбонатов Al3+, Cr3+ и Fe3+. Эти соединения нельзя получить в водном растворе. При взаимодействии солей Al3+, Cr3+ и Fe3+ в растворе с сульфидами и карбонатами в осадок выпадают не сульфиды и карбонаты этих катионов, а их гидроксиды: 2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S + 6NaCl, 2CrCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Cr(OH)3 + 3CO2 + 6NaCl.
Вопросы для самоконтроля 1. Какие способы выражения состава раствора вы знаете? 2. Определите массовую долю растворенного вещества (%) NaCl, если в 380 г воды растворено 20 г NaCl. 3. Сколько граммов KOH содержится в 200 мл 10%-го раствора (плотн. 1, 09 г/см3)? 4. В 600 г воды растворили аммиак NH3 объемом 560 мл (нормальные условия). Определите массовую долю аммиака в полученном растворе. 5. Раствор с массовой долей гидроксида калия KOH 15% имеет плотность ρ = 1, 14 г/мл. Рассчитайте молярную концентрацию раствора и молярную долю KOH. 6. Определите молярную концентрацию 10%-го раствора H3PO4, плотность которого равна 1, 05 г/см3. 7. Какие вещества относятся к электролитам? Что называется электролитической диссоциацией? Что такое степень электролитической диссоциации? 8. Напишите уравнения полной диссоциации в водных растворах следующих электролитов: а) HClO4, H2SeO4, HBr; б) NaOH, NH4OH, Ca(OH)2; в) Fe2(SO4)3, Mg(NO3)2, (NH4)2SO4. 9. Какой процесс называют гидролизом? От каких факторов зависит гидролиз солей? От чего зависит реакция среды при растворении различных солей в воде? 10. Напишите уравнения реакций гидролиза солей в молекулярной и ионной формах: NaNO3, MgS, CuI2, Cr2(SO4)3. Какая среда (щелочная, кислая, или нейтральная) будет в водных растворах этих солей? 11. Напишите все три ступени гидролиза для раствора CrCl3 (в молекулярной и ионной формах). 12. При смешивании растворов Cr2(SO4)3 и K2S образуется зеленый осадок Cr(OH)3. Напишите соответствующие уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 |
Последнее изменение этой страницы: 2019-03-29; Просмотров: 302; Нарушение авторского права страницы