Примеры решения задач. 1. Вычислить степень гидролиза цианида калия при концентрации 0,1 и 0,001 г-экв/л, если константа диссоциации HCN = 7,2 * 10-10.

1. Вычислить степень гидролиза цианида калия при концентрации 0, 1 и 0, 001 г-экв/л, если константа диссоциации HCN = 7, 2 _* 10^-10.

Решение

1) Запишем уравнение диссоциации HCN:

HCN H⁺ + CN^-

KHCN =

2) Запишем уравнение гидролиза KCN в 3-х формулах:

а) молекулярной

KCN + H₂O HCN + KOH;

б) ионно-молекулярной

K⁺ + CN^- + H₂O HCN + K⁺ + OH^- ;

в) в краткой ионно-молекулярной форме

CN^- + H₂O HCN + OH^-.

Подставляем данные значения в формулу определения степени гидролиза:

h = = = 0.0118,

% = 0.0118 100 = 1.18%; h = 1, 18.

Для с= 0, 001 имеем h = = = 0.118

h = 0.118 100 = 11, 8%.

2. Вычислить К гидролиза, h и pH 0, 1 моль/л раствора CH₃COONa.

Решение:

Запишем уравнение гидролиза CH₃COONCI в 3-х формулах:

а) молекулярной

CH₃COONa + H₂O CH₃COOH + NaOH;

б) ионно-молекулярной

CH₃COO^- + Na⁺ + H₂O CH₃COOH + Na⁺ + OH^- ;

в) краткой ионно-молекулярной

CH₃COO^- + H₂O CH₃COOH + OH^-.

Kг = ,

KCH₃COOH = 1, 74 10^-5,

KH₂O = 10^-14,

Kг = = 5, 7 10^-10;

степень гидролиза h определяем по формуле

h = = = 7, 4 10^-5 или h = 0, 0076 %

[OH^-]^- = c h

[OH^-] = 10^-1 7, 6 10^-6 моль;

ионное произведение воды

[H⁺] [OH^-] = KH₂O,

отсюда [H+] = ; pH = - Ig [H⁺],

отсюда pH = - Ig ≈ 6, 88.

3. Вычислить, чему равна константа гидролиза, h и pH 0, 1 моль/л раствора фосфата натрия Na₃PO₄.

Решение:

Запишем уравнение гидролиза по 3-м ступеням в 3-х формах:

I ступень:

а) молекулярная

Na₃PO₄ + H₂O Na₂HPO₄ + NaOH;

б) ионно-молекулярная

3Na⁺ + PO₄^3- + H₂O 2Na⁺ + (HPO₄)^2- + Na⁺ + OH^-;

в) краткая ионно-молекулярная

PO₄^3- + H₂O HPO₄^2- + OH^- .

II ступень:

а) молекулярная

Na₂HPO₄ + H₂O NaH₂PO₄ + NaOH;

б) ионно-молекулярная

2 Na⁺ + HPO₄^2- + H₂O Na⁺ + H₂PO₄ + Na⁺ + OH^-;

в) краткая ионно-молекулярная

HPO₄^2- + H₂O H₂PO₄^- + OH^- .

III ступень:

а) молекулярная

NaH₂PO₄ + H₂O H₃PO₄ + Na⁺ + OH^-;

б) ионно-молекулярная

Na⁺ + H₂PO₄^- + H₂O H₃PO₄ + NaOH;

в) краткая ионно-молекулярная

H₂PO₄ + H₂O H₃PO₄ + OH^-.

Хотя ионы HPO₄^2- и H₂PO₄^- способны гидролизоваться, однако степени гидролиза ионов HPO₄^2- и H₂PO₄^- малы.

Второй и третьей стадией гидролиза можно пренебречь.

Тогда К гидролиза, h и pH раствора определяем для уравнения

PO₄^3- + H₂O HPO₄ + OH^-

Из табл. 2 имеем:

KH₃PO₄ = 7, 6 10^-3,

KH₂PO₄^- = 6, 2 10^-8,

KHPO₄^2- = 44 10^-13,

Кг = = = = 0, 023.

Для определения h воспользуемся формулой

h = = = 0.377, или в процентах 37, 7%.

Отсюда

[OH^-] = ch = 0, 1 0, 377 = 3, 77 10^-2,

pOH ≈ 1, 42,

pH = 10 – 1, 42 = 12, 6.

4. Как будет изменяться pH при растворении в воде солей CuCI₂, Na₂SO₃, K₂SO₄ ?

1) Гидролиз соли CuCI₂ проходит ступенчато (в основном по I ступени) по катиону Cu²⁺.

Первая ступень гидролиза в 3-х формах:

а) молекулярная

CuCI₂ + H₂O Cu(OH)CI + HCI;

б) ионно-молекулярная

Cu²⁺ + 2CI^- + H₂O (CuOH)⁺ + CI^- + H⁺ + CI^-;

в) краткая ионно-молекулярная

Cu²⁺ + H₂O (CuOH)⁺↓ + H⁺_.

2. Вторая ступень гидролиза практически не протекает:

а) молекулярная

Cu(OH)CI + H₂O (CuOH)₂↓ + HCI;

б) ионно-молекулярная

(CuOH)⁺ + CI^- + H₂O (CuOH)₂↓ + H⁺ + CI^-;

в) краткая ионно-молекулярная

(CuOH)⁺ + H₂O (CuOH)₂↓ + H⁺.

2) Гидролиз соли Na₂SO₃ гидролиз протекает по аниону.

I ступень гидролиза:

а) молекулярная

Na₂SO₃ + H₂O NaHSO₃ + NaOH;

б) ионно-молекулярная

2Na⁺ + SO₃^2- + H₂O Na⁺ + HSO₃^- + Na⁺ + OH^- ;

в) краткая ионно-молекулярная

SO₃^2- + H₂O HSO₃^- + OH^-.

II ступень гидролиза:

а) молекулярная

NaHSO₃ + H₂O H₂SO₃ + NaOH;

б) ионно-молекулярная

Na⁺ + HSO₃^-+ H₂O H₂SO₃ + Na⁺ + OH^-;

в) краткая ионно-молекулярная

HSO₃^-+ H₂O H₂SO₃ + OH^-.

3) Соль K₂SO₄ образована сильным основанием (КОН) и сильной кислотой (Na₂SO₄).

Гидролизу не подвергается, pH = 7.

5. Закончить уравнение реакции с учётом возможности необратимого гидролиза образуемых солей.

AI₂(SO₄)₃ + Na₂S + H₂O?

Гидролиз в данном случае идёт до конца, так как образуются осадок AI(OH)₃ и газ H₂S.

Уравнение гидролиза будет выглядеть следующим образом:

AI₂(SO₄)₃ + 3Na₂S + 6H₂O 3Na₂SO₄ + 2AI(OH)₃↓ + 3H₂S↑

Вопросы и задачи

1. Написать ионно-молекулярные уравнения реакции гидролиза с указанием pH при растворении в воде следующих солей: сульфата цинка, нитрата калия, хлорида цезия, сульфата хрома (III).

2. Написать в ионно-молекулярной форме уравнения гидролиза следующих солей: K₂S, K₂CO₃, Li₂S, K₃PO₄, K₂SO₃.

3. Написать в молекулярной форме уравнение гидролиза гидросолей и определить pH среды их водных растворов: NaHSO₃, NaHS, KHCO₃, Na₂HPO₄, NaH₂PO₄.

4. Написать в молекулярно-ионной форме уравнение гидролиза солей и указать реакцию их водных растворов: ZnCI₂, Cu(NO₃)₂, FeSO₄, AICI₃, CrCI₃.

5. Написать молекулярно-ионные формы уравнений гидролиза (отдельно для катиона и аниона) и указать реакцию водных растворов солей: (NH₄)₂S, (NH₄)₂SO₃, (NH₄)₃PO₄, (NH₄)₂HPO₄.

6. Написать молекулярно-ионные формы уравнений гидролиза и указать реакцию водных растворов солей:

а) NH₄HS; б) NH₄HSO₃; в)NH₄H₂PO₄.

7. Написать молекулярно-ионные формы уравнений гидролиза и указать реакцию водных растворов солей:

а) AI(CH₃COO)₃; б) Fe(HCOO)₃; в) Cu(CH₃COO)₃.

8. Написать в молекулярной и молекулярно-ионной форме уравнения реакций и объяснить механизм их протекания:

а) Fe₂(SO₄)₃ + Na₂CO₃ + H₂O......

б ) AICI₃ + (NH₄)₂S + H₂O......

в) Cr₂(SO₄)₃ + (NH₄)₂S + H₂O......

9. Написать в молекулярной и молекулярно-ионной форме уравнения реакций и объяснить механизм их протекания:

а) AICI₃ + CH₃COONa + H₂O AI(OH) (CH₃COO)₂ +......

б) CuSO₄ + Na₂CO₃ + H₂O [Cu(OH)]₂CO₃ +......

в) Na₂SiO₃ + NH₄CI + H₂O......

10. Указать, не производя вычислений, в каком из растворов двух солей равной концентрации pH больше или меньше (см. табл. 2):

а) NaCIO₄ и NaCIO;

б) K₂S и K₂Se;

в) Na₂CO₃ и NaHCO_3.

11. Указать, не производя вычислений, в каком из растворов двух солей равной концентрации pH больше или меньше (см. табл. 2).

а) CH₃COONa и HCOONa;

б) Na₂CO₃ и NaSO₃ ;

в) HCOONa и HCOONH_4.

12. Охарактеризовать поведение в растворе следующих солей и указать реакцию их водных растворов: HCOOK, NH₄Br, K₂HPO₄, Cu(NO₃)₂.

13. Раствор NaH₂PO₄ имеет слабо кислую, а раствор Na₃PO₄ имеет сильнощёлочную реакцию. Объяснить эти факты, подтвердить уравнениями.

14. При сливании водных растворов Cr(NO₃)₃ и Na₂S образуется осадок Cr(OH)₃ и выделяется газ. Составить молекулярное и ионно-молекулярное уравнение реакций.

15. Какие из перечисленных солей подвергаются гидролизу:

а) NaHCO₃; б) NaCN; в) KNO₃.

Написать молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза.

16. Вычислить константу гидролиза фторида калия, определить степень гидролиза этой соли в 0, 01 М растворе и pH раствора.

17. Вычислить pH 0, 02 раствора соды Na₂CO₃, учитывая только первую ступень гидролиза.

18. Сравнить степень гидролиза соли и pH среды в 0, 1 М и 0, 001 М растворах цинанида калия.

19. При 60⁰С ионное произведение воды КH₂O = 10^-12. Считая, что константа диссоциации хлориноватистой кислоты не изменяется с температурой, определить pH 0, 001Н раствора KOCI при 25 и 60⁰С.

20. pH 0, 1М раствора натриевой соли органической одноосновной кислоты равен 10.

Вычислить К диссоциации этой кислоты.

21. Исходя из значений К диссоциации соответствующих кислот и оснований, указать реакцию водных растворов следующих солей: NH₄CN, NH₄F, (NH₄)₂S.

22. Почему раствор NaHCO₃ имеет слабощелочную среду, а NaHSO₃ слабокислую реакцию? Ответ обосновать.

23. Вычислить константу гидролиза карбоната натрия, степень гидролиза соли в 0, 1 М растворе и pH среды.

24. Вычислить константу гидролиза ортофосфата калия. Каков pH в 2, 4 М растворе Na₃PO₄.Определить степень гидролиза.

25. Вычислить константу гидролиза ортофосфата калия. Каков pH в 3 Н растворе Na₃PO₄. Какова степень гидролиза?

26. Вычислить константу гидролиза сульфита натрия, степень гидролиза и pH 0, 6 М раствора.

27. Вычислите pH 0, 2 М раствора NaHCOO, если KHCOOH =1, 7 10^-4.

28. Оцените pH раствора, полученного растворением 0, 001 г NH₄CI в 10 л воды. KNH₄OH = 1, 8 10^-5.

29. В чем состоит отличие реакций гидролиза AI(CH₃COO)₃ и AI₂S₃ ?

30. Объясните, почему при введении в раствор FeCI₃ раствора соды в осадок выпадает не карбонат железа, а его гидроксид. Напишите уравнение процессов.

31. Составьте уравнение реакций, протекающих в водных растворах:

а) AICI₃ + H₂O

б) AICI₃ + (NH₄)₂S + H₂O

в) AICI₃ + (NH₄)₂CO₃ + H₂O

32. Предполагают, что гидролиз буры протекает в 2 стадии:

B₄O7^2- + 3H₂O 2H₃BO₃ + 2BO₂^-

BO₂^- + 2H₂O H₃BO₃ + OH^-

Как рассчитать pH раствора буры известной концентрации?

33. Вычислите pH раствора, в 5л которого содержится 20 г NH₄CI, если KNH₄OH = 1, 8 10^-5.

34. У какого раствора pH больше SnCI₂ или SnCI₄ (при одинаковых концентрациях)?

35. Отличается ли гидролиз AICI₃ от AIF₃? Ответ обосновать уравнениями.

36. Приведите возможные способы смещения равновесия реакций гидролиза вправо и влево.

37. Приготовлены растворы солей Na₂CO₃, FeCI₃ и CuSO₄. Напишите по-стадийно уравнения гидролиза. Как осуществить последнюю стадию гидролиза?

38. Расположите соединения Na₂CO₃, NaHCO₃ и NaOH в порядке увеличения pH их растворов одинаковой концентрации.

39. Напишите сокращенным молекулярно-ионным способом уравнения реакций гидролиза следующих солей:

1) FeCI₃; 2) Fe₂(SO₄)₃; 3) Fe(OH)CI₂.

40. Напишите сокращённое молекулярно-ионное уравнение реакций гидролиза следующих солей:

1) NaNO₃; 2) NH₄NO₂; 3) NH₄NO₃.

41. Напишите сокращённое молекулярно-ионное уравнение реакций гидролиза следующих солей:

1) Zn(NO₃)₂; 2) Cu(NO₃)₂; 3)Ca(NO₂)₂.

42. Напишите сокращённое молекулярно-ионное уравнение реакций гидролиза следующих солей:

1) Cu(CH₃COO)₂; 2) CuSO₄; 3) Cu(OH)NO₃.

Укажите реакцию среды.

43. Укажите способы смещения равновесия реакций гидролиза вправо:

CO₃^2- + H₂O HCO₃^- + OH^-

HCO₃^- + H₂O H₂CO₃ + OH^-

44. Приготовлены растворы солей Na₂CO₃, FeCI₃ и CuSO₄. Напишите по-стадиям уравнения реакций их гидролиза. Как осуществить последнюю стадию гидролиза.

45. Какие соли железа гидролизуются сильнее: FeCI₂ или FeCI₃ и почему? Ответ обосновать.

46. Вычислите pH 0, 1 М раствора NH₄CI (KNH₄OH = 1, 8 10^-5).

47. Раствор, содержащий в 1л 3, 81 г тетрабората натрия Na₂B₄O₇ 10H₂O (бура), имеет pH = 9, 18. Напишите уравнение реакции гидролиза и вычислите константу первой стадии гидролиза, предполагая, что она обусловливает щёлочную среду раствора.

48. Вычислите константу диссоциации BeOH⁺

BeOH⁺ = Be²⁺ + OH^-

исходя из того, что pH 2 10^-2М раствора BeCI₂ составляет 4, 2.

49. Соли, образованные многоосновными кислотами и многокислотными основаниями, гидролизуются по ступеням. Докажите, что полная константа гидролиза равна произведению константы гидролиза всех ступеней гидролиза.

50. Вычислите pH 0, 2 М раствора NaHCOO, если KNaHCOO = 1, 7 _* 10^-4.

51. У какого раствора pH больше: SnCI₂ или SnCI₄ (при одинаковых концентрациях)?

52.Напишите сокращенное молекулярно-ионное уравнение реакций гидролиза следующих солей (если возможно):

NaCIO₄, NH₄CIO₄, Na₂S.

53. При каких условиях можно ожидать (теоретически) нейтральную реакцию среды раствора соли?

54. Реакция среды водного раствора MgCI₂ нейтральна. О чём это говорит?

55. Напишите сокращенное молекулярно-ионное уравнение реакций гидролиза следующих солей:

NaCH₃COO, NH₄CH₃COO, Fe(OH)SO₄.

56. Водные растворы HCI и FeCI₃ показывают кислую среду. Это объясняется протеканием следующих процессов:

HCI + H₂O = H₂O⁺ +CI^-

FeCI₃ + 2H₂O H₃O⁺ + CI^- + FeOHCI₂

Укажите признаки сходства и различия этих процессов. Назовите процессы.

57. Разбавленные растворы LiJ и CsF нейтральны. По мере повышения концентрации раствор LiJ начинает показывать кислую реакцию, а раствор CsF - щёлочную. Как это объяснить?

58. Предскажите реакцию среды (кислая или щёлочная) водных растворов Na₃PO₄, Na₂HPO₄ и NaH₂PO₄.

59. Напишите сокращенное молекулярно-ионное уравнение реакций гидролиза следующих солей:

Fе(NO₃)₃, Fe(OH)₂NO₃, Cu(NO₃)₂.

60. Определите pH 0, 1 М раствора ортофосфата калия.

Варианты контрольных заданий

Лабораторная работа «Гидролиз солей»

Опыт 1. Определение pH растворов кислот и оснований:

HCI, CH₃COOH, NaOH, NH₄OH

На часовое стекло положить полоски универсального индикатора, нанести на них 1-2 капли испытуемого раствора и тотчас же сравнить окраску бумаги со шкалой универсального индикатора. Сделать выводы о силе электролитов. Записать уравнения диссоциации.

Опыт 2. На отдельные часовые стёкла положить полоски универсального индикатора и нанести на них 1-2 капли растворов: MgCI₂, CuSO₄, NaCI, Na₂SO₄, Na₂CO₃. Определить pH растворов этих солей, сравнивая со шкалой универсального индикатора. Какие из испытуемых солей подвергаются гидролизу? Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций гидролиза этих солей.

Опыт 3. Влияние температуры на гидролиз

В пробирку внести 5 капель раствора FeCI₃ и 5 капель раствора CH₃COONa одинаковой нормальности. Нагреть смесь до кипения. Наблюдать выпадение бурого осадка основных уксуснокислых солей железа. Написать уравнение реакции гидролиза уксуснокислого железа (III).

Опыт 4. Влияние разбавления раствора на гидролиз

Нанести на часовое стекло 1-2 капли SbCI₃ и 3-4 капли H₂O. Наблюдать образование осадка основной соли Sb(OH)₂CI, которая легко теряет воду.

Написать уравнение реакции гидролиза SbCI₃ с образованием хлористого антимонила SbOCI.

Опыт 5. Обратимость гидролиза

а) К раствору SbCI₃ с осадком SbOCI (оп. 4) прилить 1-2 капли HCI до растворения осадка. Затем добавить 3 капли H₂O.

Дать объяснение наблюдаемым явлениям.

б) Внести в пробирку 10 капель 0, 5 н раствора CH₃COONa и 1 каплю фенолфталеина. Нагреть жидкость до кипения. Наблюдать появление розовой окраски раствора. При охлаждении раствора окраска снова исчезает. Написать уравнение гидролиза CH₃COONa. Дать объяснение наблюдаемым явлением.

Опыт 6. Полный гидролиз

В две пробирки внести по 5 капель раствора соли алюминия и к ней добавить 5 капель раствора Na₂CO₃. Наблюдать выпадение белого аморфного осадка и выделение CO₂. Убедитесь в том, что в осадке находится AI(OH)₃. В одной из пробирок осадок обработать разбавленной соляной кислотой, а в другой – раствором едкого натра. В обоих случаях наблюдать растворение осадка.

Составить уравнения реакций.

Приложение

Константы диссоциации некоторых слабых электролитов

в водных растворах при 25⁰С

Электролит	К
Азотистая кислота	HNO2		2, 6 10-5
Аммония гидроксид	NH4OH		4 10-4
Борная кислота	H3BO3	K1	5, 8 10-4
Бромноватистая кислота	HOBr		2, 1 10-9
Водорода пероксид	H2O2	K1	2, 6 10-12
Кремниевая кислота	H2SiO3	K1 K2	2, 2 10-10 1, 6 10-12
Муравьиная кислота	HCOOH		1, 8 10-4
Сернистая кислота	H2SO3	K1 K2	1, 6 10-2 6, 3 10-8
Сероводород	H2S	K1 K2	6 10-8 1 10-14
Угольная кислота	H2CO3	K1 K2	4, 5 10-7 4, 7 10-11
Уксусная кислота	CH3COOH		1, 8 10-5
Фосфорная кислота	H3PO4	K1 K2 K3	7, 5 10-3 6, 3 10-8 1, 3 10-12
Циановодород	HCN		7, 9 10-10
Щавелевая кислота	H2C2O4	K1 K2	5, 4 10-2 5, 4 10-5

Список литературы

1. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И.. Общая и неорганическая химия.- М.: Химия, 1988.- 632 с.

2. Зайцев О.С. Задачи и вопросы по химии.- М.: Химия, 1985.- 301 с.

3. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии.- Л.: Химия, 1986.- 270 с.

4. Гольбрайх З.Е. Сборник задач и упражнений по химии.- М.: Высшая школа, 1984.- 224 с.

5. Щекотурова В.Я., Сыркин А.М. Гидролиз. Методические указания для преподавателей средних специальных учебных заведений.- Уфа, 1980.