Диссоциация кислот, оснований и солей в водных растворах.

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⁺ + CO₃^2-

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⁺ + 3SO₄^2-

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⁺ + HPO₄^2-

III ступень HPO₄^2- ↔ H⁺  + PO₄^3-

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⁺ + SO₄^2- + 2K⁺ + 2OH^- « Cu(OH)₂¯ + 2K⁺ + SO₄^2-

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⁺ + CO₃^2- + 2H⁺ + 2NO₃^- « 2K⁺ + 2NO₃^- + CO₂­ + H₂O

CO₃^2- + 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⁺ + SO₄^2- « 2K⁺ + SO₄^2- + 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⁺ + S^2-

I ступень S^2- + HOH « HS^- + ОН^-

2Na⁺ + S^2- + 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

⇐ Предыдущая1234567

Поделиться: