Необратимый полный гидролиз.
Если кислота и основание, образующие соль, являются не только слабыми электролитами, но и малорастворимы или неустойчивы и разлагаются с образованием газообразных продуктов, то гидролиз, как правило, протекает практически необратимо, например:
Al2S3 + 6HOH ® 2Al(OH)3¯ + 3H2S ;
2Al3+ + 3S2– + 6HOH ® 2Al(OH)3¯ + 3H2S .
Количественно гидролиз соли характеризуется степенью гидролиза hи константой гидролиза Kг.
Степень гидролиза h показывает,какая часть соли находится в гидролизованном состоянии и выражается в долях единицы или в процентах:
h = Сг/ Собщ,
где Сг – концентрация гидролизованной части соли; Собщ– общая концентрация растворенной соли.
Расчет константы гидролиза Kг и степени гидролиза h ведут по формулам:
1) гидролиз по аниону:
Kг = , h = = ,
где Kк-ты – константа диссоциации слабой кислоты.
Изменение рН раствора соли, происходящее в результате ее гидролиза, может быть вычислено по формуле:
Kг = ; [ОН –] = и [ОН –] = h× СМ ;
рН = 14 – рОН = 14 + lg
2) гидролиз по катиону:
Kг = , h = = ,
где Kосн – константа диссоциации слабого основания.
[H+] = ; [H+] = h × СМ; рН = -lg[H+] = -lg.
3) гидролиз по катиону и аниону одновременно:
Kг = , = .
Для этого случая концентрация раствора соли практически не влияет на h:
h = .
Кроме того, [H+] = ; рН = -lg.
Согласно принципу Ле Шателье:
1) чем слабее кислота или основание, образующиеся при гидролизе соли, тем сильнее эта соль гидролизуется;
2) разбавление раствора соли усиливает гидролиз;
3) гидролиз по катиону (аниону) усиливается при добавлении к раствору соли основания (кислоты);
4) при повышении температуры гидролиз усиливается.
Пример 1.Определить рН водного раствора бората натрия.
Р е ш е н и е
Na3BO3 + HOH Û H3BO3 + NaOH .
Гидролиз соли, образованной сильным основанием NaOHи слабой многоосновной кислотой H3BO3 определяется ступенчатым характером диссоциации борной кислоты и обратного процесса – соединения ионов BOс ионами Н+.
Процесс гидролиза бората натрия можно выразить уравнениями:
I ступень: ВO+ HOH Û HВO+ OH– ;
II ступень: НВO+ HOH Û H2ВO+ OH– ;
III ступень: H2ВO+ НOH Û H3BO3 + OH– .
Как правило, гидролиз заканчивается на I ступени. Тогда молекулярное уравнение гидролиза имеет вид:
Na3BO3 + HOH Û Na2НBO3 + NaOH, рН > 7.
Пример 2.В какую сторону сместится гидролитическое равновесие при смешивании растворов карбоната натрия и сульфата алюминия?
Р е ш е н и е
Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 6HOH ® 2Al(OH)3¯ + 3H2O + 3CO2 + 3Na2SO4 .
В результате смешивания растворов катионы Н+, образующиеся при гидролизе Al2(SO4)3, соединяются с анионами ОН–, образующимися при гидролизе Na2CO3, что приводит к смещению равновесия реакции в сторону образования продуктов гидролиза. Смещение усиливается за счет разложения образующихся молекул Н2CO3 и выделения малорастворимого основания Al(OH)3, поэтому реакция идет практически до конца. В ионной форме уравнение реакции имеет вид
2Al3+ + 3CO+ 6HOH ® 2Al(OH)3¯ + 3H2O + 3CO2
Пример 3.Вычислить константу гидролиза, степень гидролиза и рН 0,02 М раствора СН3СООK.
Р е ш е н и е
Соль СН3СООKобразована сильным основанием КОНи слабой кислотой СН3СООН. Ионное уравнение гидролиза:
СН3СОО– + НОН Û СН3СООН + ОН– .
Kг = = = 5,56×10-10;
h = = = 1,67×10-4;
[ОН–] = h× СМ = 1,67×10-4×0,02 = 3,34×10-6; рОН = –lg 3,34×10-6 = 5,48;
рН = 14 – рОН = 14 – 5,48 = 8,52.
З А Д А Ч И
1. Вычислить константу и степень гидролиза KCN в 0,1 М растворе.
2. Написать уравнение гидролиза в сокращенном ионном виде и указать рН среды для солей: а) NaClO; б) (NH4)2SO4; в) СH3COOK.
3. Указать, какие из приведенных солей будут подвергаться гидролизу: а) NaBr; б) NaClO4; в) NaCN. Написать сокращенные ионные уравнения, указать рН среды.
4. Написать сокращенное ионное уравнение и вычислить константу и степень гидролиза 0,05 М раствора СН3СООNa.
5. Написать уравнение гидролиза в сокращенном ионном виде и указать рН среды для солей: а) CuCl2; б) Ca(CH3COO)2; в) Pb(NO3)2.
6. Написать уравнение гидролиза в сокращенном ионном виде и вычислить константу и степень гидролиза 0,2 М раствора Na2CO3 по первой ступени.
7. Указать, какую реакцию среды будут иметь растворы приведенных солей, подтвердив это соответствующими уравнениями гидролиза: а) NaNO2; б) CoCl2; в) Ba(NO2)2.
8. Написать уравнение гидролиза в сокращенном ионном виде и вычислить степени гидролиза по катиону и аниону в 0,3 М растворе (NH4)2S.
9. Указать, какие из приведенных солей будут подвергаться гидролизу, написать сокращенные ионные уравнения, указать рН среды: а) K2CO3; б) (NH4)2SO4; в) CsNO3.
10. Рассчитать константу и степень гидролиза в 0,1 М растворе фосфата натрия по первой ступени.
11. Написать уравнение гидролиза в сокращенном ионном виде и указать рН среды для солей: а) NaHS; б) (NH4)2S; в) K2SO4.
12. Вычислить константу гидролиза и степень гидролиза сульфита натрия в 0,1 М растворе.
13. Указать, какую реакцию среды будут иметь растворы следующих солей, подтвердив это соответствующими уравнениями гидролиза: а) NH4NO3; б) Mg(CH3COO)2; в) SnCl2.
14. Написать молекулярно-ионные формы уравнений гидролиза (отдельно для катиона и аниона) и указать рН среды для солей: а) Na3AsO4; б) CoSO4; в) AlCl3.
15. Рассчитать константу и степень гидролиза гипохлорита калия в 0,1 М растворе соли.
16. Написать уравнение гидролиза в сокращенном ионном виде и указать рН среды для солей: а) KH2PO4; б) Pb2S; в) KNO2.
17. Написать уравнения гидролиза и указать реакцию среды растворов следующих солей: а) Ba(HCOO)2; б) Al(CH3COO)3; в) Mn(ClO4)2 .
18. Написать уравнения гидролиза в сокращенном ионном виде и указать рН среды для солей: а) ZnCl2; б) Na2HPO4; в) Ca(HS)2 .
19. Написать уравнения гидролиза и указать реакцию среды растворов следующих солей: а) ZnSO4; б) NaHS; в) CrI3 .
20. Написать уравнение гидролиза в сокращенном ионном виде и указать рН среды для солей: а) СuSO4; б) Fe(НSO3)2; в) KHCО3 .
21. Указать, какие из приведенных солей будут подвергаться гидролизу, написать сокращенные ионные уравнения, указать рН среды: а) K2CO3; б) Ca(CH3COO)2; в) AlCl3.
22. Написать уравнения гидролиза и указать реакцию среды растворов следующих солей: а) NH4NO3; б) Al(CH3COO)3; в) ZnCl2.
23. Вычислить степень гидролиза и рН в 0,1 М растворе NaHS.
24. Вычислить рН 1 М раствора сульфата цинка, гидролизующегося по первой ступени.
25. При смешении растворов Al(НSO4)3 и K2S в осадок выпадает Al(OH)3. Указать причину этого и составить соответствующие молекулярные и ионно-молекулярные уравнения.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 1