Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Гидролиз солей. Гидролиз – это обменное взаимодействие ионов соли с молекулами воды, в результате которого смещается равновесие электролитической диссоциации воды




Гидролиз – это обменное взаимодействие ионов соли с молекулами воды, в результате которого смещается равновесие электролитической диссоциации воды

H2O ⇆ H+ + OH-.

 

Гидролиз происходит лишь в тех случаях, когда ионы, образующиеся в результате электролитической диссоциации соли - катион, анион или оба вместе - способны образовывать с ионами воды малодиссоциирующие соединения, а это, в свою очередь, происходит тогда, когда катион - сильно поляризующий (катион слабого основания),а анион - легко поляризуется(анион слабой кислоты). При этом изменяется рН среды. Если же катион образует сильное основание, а анион - сильную кислоту, то они гидролизу не подвергаются.

Часто возникает необходимость быстрой качественной оценки силы оснований и кислот без использования соответствующих табличных данных (табл. 8.2). Поэтому полезно сформулировать несколько простейших правил, пригодных для растворов обычных (~ 0,1М) концентраций.

1.Сильными являются основания, образованные щелочными, щелочно-земельными металлами и Tl+, причем их сила возрастает с ростом атомной массы и радиуса катиона. Остальные основания – слабые.

2.Сила оснований уменьшается с увеличением заряда катиона. Таким образом, с учетом правил 1 и 2 основания Ba2+, Sr2+, Ca2+ - довольно сильные, их сила уменьшается в этом ряду; основание Mg(OH)2 - средней силы, а Be(OH)2 - слабое.

3.Сила бескислородных кислот возрастает с уменьшением энергии связи Н-Э и уменьшением отрицательного заряда Эn-.

Таким образом, в ряду HF, HCl, HBr, HI сила кислоты возрастает (HF - слабая кислота, хотя она и весьма активна во многих реакциях, например, растворяет стекло, кварц!); однако, HF все же сильнее, чем H2O, и тем более чем H3N.

4.В случае кислородных кислот общей формулы сила кислоты увеличивается с ростом (m - n) в формуле кислоты. Например, в HClO4, HNO3, H3PO4 и H3BO3 величина (m - n) равна 3, 2, 1 и 0, соответственно, поэтому сила кислот в этом ряду резко уменьшается (K1 от 1010 в HClO4 до примерно 10-10 в H3BO3);

при одинаковых формулах кислот их сила уменьшается с увеличением радиуса центрального атома Х. Например, H3AsO3 - слабая кислота, H3SbO3 - амфотерное соединение, H3BiO3 – почти не проявляет кислотных свойств, и лучше говорить, что Bi(OH)3 - слабое основание.

 

1. Гидролиз соли слабого основания и сильной кислоты проходит по катиону, при этом может образоваться слабое основание или основная соль, если катион имеет заряд больше единицы. В этом случае в растворе увеличивается концентрация Н+ и рН раствора уменьшится (среда кислая, рН < 7):

 

1-ая ступень: Al3+ + H2O ⇆ Al(OH)2+ + H+; + H2O ⇆ .



 

AlCl3 + H2O ⇆ Al(OH)Cl2 + HCl;

основная соль

 

2-ая ступень: Al(OH)2+ + H2O ⇆ Al(OH)2+ + H+;

 

Al(OH)Cl2 + H2O ⇆ Al(OH)2Cl + HCl;

 

3-я ступень: Al(OH)2+ + H2O = ¯Al(OH)3 + H+;

 

Al(OH)2Cl + Н2О = ¯Al(OH)3 + HCl.

Гидролиз данной соли проходит в три ступени, так как заряд катиона равен трем.

2. Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания проходит по аниону, при этом может образоваться слабая кислота или кислая соль (если заряд аниона больше единицы). В результате гидролиза в растворе образуются ОН-. рН раствора увеличивается (среда щелочная, рН > 7):

1-ая ступень: SO32-+ H2O ⇆ HSO3- + .

Na2SO3 + H2O ⇆ NaHSO3 + NaOH;

кислая соль

Гидролиз этой соли протекает в двеступени (т.к. заряд аниона равен двум).

Обычно гидролиз соли, если он происходит по многозарядному иону - катиону или аниону - не идет дальше первой ступени, так как степень гидролиза по второй ступени значительно меньше, чем по первой. Исключением являются соли, образующие трудно растворимые или сильно летучие промежуточные или конечные соединения. Например, в приведенном ниже примере гидролиз трехвалентного катиона идет до второй ступени вследствие образования малорастворимой оксосоли:

 

Sb3+ + H2O ⇆ SbOH2+ + HCl; SbOH2+ + H2O ⇆ Sb(OH)2 + НСl;

 

Sb(OH)2Cl ® SbOCl¯ + H2O. SbCl3 + H2O = SbOCl¯ + 2HCl;

 

3.Гидролиз соли слабого основания и слабой кислоты обычно проходит нацело с образованием слабой кислоты и слабого основания; рН раствора при этом незначительно отличается от 7 и определяется относительной силой кислоты и основания (рН » 7):



3H2O

Al2(SO3)3 + 6H2O ® ¯2Al(OH)3 + 3H2SO3

3SO2 ­.

 

Реакция в этом случае идет до конца, так как при гидролизе катиона образуется Н+, при гидролизе аниона - ОН , далее происходит образование из них Н2О (с выделением энергии), что и смещает равновесие гидролиза вправо.

 

4. Гидролиз соли сильного основания и сильной кислоты не протекает:

Na2SO4+ H2O ® .

 

Соли такого типа гидролизу не подвергаются, а растворы практически нейтральны (рН » 7).

 

Особый случай гидролиза - гидролиз галогенангидридов, тиоангидридов и других подобных ковалентных соединений, когда продуктом гидролиза электроположительного атома является гидроксид кислотного характера (то есть кислота):

SbCl5 + 4H2O ® H3SbO4 + 5HCl;

SiS2 + 3H2O ® H2SiO3 + 2H2S.

 

В этих случаях гидролиз идет с образованием двух кислот, причем это происходит в молекулярном виде, так как ангидриды в водном растворе не диссоциируют на катион и анион.

Во многих случаях необходимо предотвратить гидролиз. Эта задача решается как обычная задача смещения равновесия: необходимо добавлять в раствор сильную кислоту (при гидролизе по катиону) или щелочь (гидролиз по аниону).

Пример 16. Добавлением каких из приведенных веществ можно уменьшить гидролиз соли Na2CO3: а) НСl, б) NaOH, в) Н2О?

Решение. Запишем ионное уравнение гидролиза: СО32- + НОН ⇆ НСО3- + ОН-.

 

Поскольку процесс гидролиза является обратимым, то в соответствии с законом действия масс можно сместить равновесие в ту или иную сторону введением в раствор кислоты или основания. В присутствии щелочи концентрация ОН-- ионов возрастает, равновесие смещается влево и гидролиз подавляется. При добавлении кислоты происходит связывание ОН-- и Н+- ионов в воду и равновесие смещается вправо, гидролиз усиливается.

Следовательно, уменьшить гидролиз Na2CO3 можно добавлением NaOH.

Усилить гидролиз - добавлением кислоты или разбавлением раствора (а, в).

 

Пример 17.Укажите, при гидролизе каких солей 1) KCl, 2) Na3PO4, 3) ZnSO4

а) среда раствора щелочная; б) образуются ионы Н+; в) образуется кислая соль?

Решение:а) Соль KCl образована сильным основанием (КОН) и сильной кислотой (HCl), следовательно, гидролиз не протекает, среда нейтральная (рН » 7);

Соль Na3PO4 образована сильным основанием (NaOH) и слабой кислотой (Н3PO4), следовательно, гидролиз протекает по аниону, основание сильнее кислоты - среде щелочная, рН > 7;

Соль ZnSO4 образована слабым основанием Zn(ОН)2 и сильной кислотой H2SO4. Гидролиз идет по катиону, среда кислая (кислота сильнее основания, рН < 7).

Таким образом: а) ответ 2; б) ответ 3; в) ответ 3.

 


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2020 год. (0.009 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал