Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

В выбранном молекулярном уравнении 3 соли: Ba(NO₃)₂, Na₂CO₃, NaNO₃-сильные электролиты ввиду их растворимости в воде; BaCO₃-слабый электролит как труднорастворимая соль. Поэтому ионно-молекулярное уравнение должно быть записано в виде:

Ва²⁺+ 2NO₃^- +2Na⁺ +CO₃^2- =BaCO₃+2Na⁺ +2NO₃^-.

Исключая из уравнения не участвующие в реакции ионы Na⁺ и NО₃^-, получаем сокращённое ионно-молекулярное уравнение реакции:

Ва²⁺+СО₃^2- =ВаСО₃.

Получили результат, аналогичный заданному. Следовательно, выбор электролитов для молекулярного уравнения произведён правильно.

Итак, правильными решениями поставленной задачи являются второе и третье молекулярные уравнения.

Пример 3.3. Составить молекулярное уравнение реакции ионного обмена, соответствующее ионно-молекулярному уравнению: HCN+ OH^- =CN^- +H₂O.

В молекулярном уравнении слабый электролит HCN записывается как он есть-в молекулярном виде, а источником свободных ионов ОН^- должно быть сильное основание, например, КОН. Соответственно этому, молекулярное уравнение записывается:

HCN+КOH=КCN+H₂O.

Для проверки правильности решения составляется ионно- молекулярное уравнение:

HCN+К⁺ +OH^- =К⁺ +CN^- +H₂O.

После исключения из уравнения ионов Na⁺, не участвующих в реакции, получается итоговое сокращённое ионно-молекулярное уравнение:

HCN+OH^- =CN^- +H₂O.

Как видно, результат аналогичен заданному условием, следовательно решение верно.

4. Гидролиз солей.

(Задачи №№ 81 – 100)

Гидролиз соли представляет собой реакцию обмена между растворённой солью и водой. Следствием гидролиза соли является изменение рН раствора.

Т.к. всякую соль можно рассматривать как продукт нейтрализации соответствующих основания и кислоты, принято гидролиз солей рассматривать отдельно для каждого типа соли.⁹

4.1. Гидролиз солей сильных оснований и слабых кислот.

Пример 4.1.1. Гидролиз KF (соль образована нейтрализацией сильного основания КОН слабой кислотой HF).

Составляем ионно-молекулярное уравнение реакции¹⁰:

K⁺ +F^- +HOH=K⁺ +OH^- +HF.

После исключения из уравнения не участвующих в реакции ионов К⁺ получаем сокращённое ионно-молекулярное уравнение гидролиза:

F^- +HOH=OH^- +HF.

Как видно из уравнения, в результате гидролиза ионы Н⁺ воды связываются в слабодиссоциированные молекулы HF, а ионы ОН^- остаются в растворе в свободном состоянии, обусловливая тем самым щелочной характер среды (рН>7).

При гидролизе связывание ионов соли с ионами Н⁺ и ОН^- воды может происходить только в том случае, если результатом является образование слабодиссоциирующего электролита. В рассмотренном примере таковым является HF; ионы К⁺ и ОН^- не связываются, т.к. КOH -сильное основание и, следовательно, в молекулярном виде данный электролит в растворе находиться не может.

Для записи молекулярного уравнения гидролиза используется правая часть развёрнутого ионно-молекулярного уравнения. При этом задача заключается в том, чтобы из имеющегося набора ионов составить нейтральные комбинации. В рассматриваемом примере это будут КОН и HF. Т.к. левая часть молекулярного уравнения гидролиза очевидна (задана условием), окончательно записываем:

KF+HOH=KOH+HF.

Пример 4.1.2. Гидролиз Na₂ZnO₂ (соль образована нейтрализацией сильного основания NaOH слабой кислотой H₂ZnO₂).

Как и в предыдущем примере, первоначально записывается ионно- молекулярное уравнение:

2Na⁺ +ZnO₂^2- +HOH=2Na⁺ +OH^- +HZnO₂^-.

Обратим внимание на то, что образуется не кислота H₂ZnO₂, а гидроцинкат-анион HZnO₂^- как результат связывания иона Н⁺ воды и цинкат- иона ZnO₂^2- соли. Это выражают, говоря, что гидролиз протекает по первой ступени (многозарядный анион соли связывает только один ион Н⁺ воды).

После исключения из уравнения не участвующих в реакции ионов Na+ получается ионно- молекулярное уравнение в сокращённой форме:

ZnO₂^2- +HOH=OH^- +HZnO₂^-.

Как видно, в результате гидролиза, так же как и в предыдущем примере, образуются свободные гидроксид-ионы ОН-, что опять же обусловливает щелочной характер раствора (рН>7).

Как и в предыдущем примере, для записи молекулярного уравнения необходимо составить нейтральные комбинации из ионов, представленных в правой части развёрнутого ионно-молекулярного уравнения. Это будут: NaOH и NaHZnO₂. Соответственно, молекулярное уравнение гидролиза Na₂ZnO₂ записывается:

Na₂ZnO₂+HOH=NaOH+NaHZnO₂.

Из записанного уравнения следует что , в данном примере, в отличие от предыдущего, образуется не кислота, а кислая соль. Это общее правило для гидролиза солей сильных оснований и слабых кислот с многозарядными анионами.

Итак, вследствие гидролиза растворы солей сильных оснований и слабых кислот приобретают щелочной характер (рН>7). При гидролиза солей данного типа образуется или слабая одноосновная кислота, если анион кислоты однозарядный, или кислая соль, если анион многозарядный.

4.2. Гидролиз солей слабых оснований и сильных кислот.

Пример 4.2.1 Гидролиз NH₄I (соль образована нейтрализацией слабого основания NH₄OH сильной кислотой HI).

Развёрнутое ионно-молекулярное уравнение гидролиза:

NH₄⁺ +I^- +HOH=NH₄OH+I^- +H⁺.

Сокращённое ионно-молекулярное уравнение:

NH₄⁺ +HOH=NH₄OH+H⁺.

Как видно из уравнения, в результате гидролиза ионы ОН^- воды связываются в молекулы слабого основания NH₄OH, тогда как ионы Н⁺ в свободном состоянии накапливаются в растворе, придавая ему кислый характер (рН<7).

Молекулярное уравнение в данном случае очевидно:

NH₄I+HOH=NH₄OH+HI.

Пример 4.2.2. Гидролиз СоSO₄ (соль образована слабым основанием- гидроксидом кобальта (II) Co(OH)₂ и сильной серной кислотой H₂SO₄).

Развёрнутое ионно-молекулярное уравнение гидролиза:

Со²⁺ +SO₄^2- +HOH=CoOH⁺ +SO₄^2- +H⁺.

Сокращённое ионно-молекулярное уравнение:

Co²⁺ +HOH=CoOH⁺ +H⁺.

Опять же, как и в примере 4.2.1, ионы ОН^- воды связываются катионами слабого основания, а ионы Н⁺ накапливаются в растворе в свободном виде, придавая раствору кислый характер (рН<7). Из уравнения видно, что в результате связывания ионов ОН^- образуется не нейтральное основание Со(ОН)₂, а заряженный гидроксокатион СоОН⁺, то есть гидролиз протекает по первой ступени.

Некоторую сложность в рассматриваемом примере представляет составление молекулярного уравнения по развёрнутому ионно- молекулярному. Т.к. в правой части уравнения фигурируют катионы 2-х типов, а анион один, для составления нейтральных комбинаций с каждым из 2-х катионов необходимо иметь также 2 аниона Поэтому, чтобы составить молекулярное уравнение, развёрнутое ионно-молекулярное уравнение необходимо удвоить:

2Со²⁺ +2SO₄^2- +2HOH=2CoOH⁺ +2SO₄^2- +2H⁺.

Соответственно преобразованному ионно-молекулярному уравнению молекулярное уравнение гидролиза записывается:

2CoSO₄+2HOH=(CoOH)₂SO₄+H₂SO₄.

Как видно из молекулярного уравнения, при гидролизе соли CoSO₄ по первой ступени образуется не гидроксид кобальта (II) Co(OH)₂, а основная соль-гидроксосульфат кобальта (II). Это общее правило: при гидролизе солей слабых оснований многозарядных катионов и сильных кислот образуются основные соли.

Общим для солей слабых оснований и сильных кислот является то, что вследствие гидролиза их растворы приобретают кислый характер (рН<7), то есть растворы солей данного типа являются фактически кислотами.

4.3. Гидролиз солей сильных оснований и сильных кислот.

Пример 4.3.1. Взаимодействие КСl с водой (соль образована сильным основанием КОН и сильной кислотой HСl).

Развёрнутое ионно-молекулярное уравнение:

К⁺ +Cl^- +HOH=K⁺ +OH^- +Cl^- +H⁺.

Уравнение показывает, что ионы соли не участвуют в реакции: не происходит связывания ни ионовН⁺, ни ионов ОН^-.

Сокращённое ионно-молекулярное уравнение:

НОН=ОН^- +Н⁺.

Из сокращённого уравнения видно, что в водном растворе KСl процесс сводится к диссоциации самой воды, вследствие которой образуются ионы Н⁺ и ОН^- в равных количествах. Поэтому раствор рассматриваемой соли нейтрален (рН=7). Равным образом из-за отсутствия гидролиза нейтральными являются растворы всех солей сильных оснований и сильных кислот.

Несмотря на отсутствие гидролиза, оформление рассматриваемого процесса закончим записью молекулярного уравнения:

KCl+HOH=KOH+HCl.

Записанное молекулярное уравнение лишний раз свидетельствует в пользу того, что при рассмотрении любой реакции ионного обмена не следует ограничиваться молекулярным уравнением, а обязательно необходимо записывать ионно-молекулярное уравнение, т.к. только оно даёт истинную информацию о реакции. На самом деле, молекулярное уравнение взаимодействия КСl с водой указывает на наличие реакции, тогда как ионно-молекулярное уравнение приводит к однозначному выводу: KСl гидролизу не подвергается.

Итак, соли сильных кислот и сильных оснований гидролизу не подвергаются; рН растворов этих солей равен 7.

1 Эквивалентом вещества называется его реальная или условная частица, которая в химических реакциях эквивалентна 1 атому или 1 иону водорода. Например, КОН эквивалентен 1 иону Н⁺, что хорошо видно из реакции КОН+НCl=KCl+H₂O; в реакции Fe+2HCl=FeCl₂+H₂ атом Fe эквивалентен двум ионам Н⁺, т.е. эквивалентом железа является условная частица – половина его атома.

2 Множитель 10^-3 в знаменателе – коэффициент перевода объёма раствора из миллилитров в литры.

3 Множитель 10^-3 в знаменателе – коэффициент перевода объёма раствора из см³ в литры.

4 Множитель 10^-3 – коэффициент для перевода объёма из миллилитров в литры.

5 Множитель 10³ – коэффициент для перевода объёма из литров в см³.

6 Численные значения констант диссоциации слабых электролитов – табличные данные.

7 Амфотерные гидроксиды в контрольной работе не рассматриваются.

8 О комплексных соединениях см. также методические указания к контрольной работе №1.

9 Гидролиз солей слабых кислот и слабых оснований в контрольной работе не рассматривается.

10 Оформление реакций гидролиза целесообразно начинать с записи развёрнутого ионно-молекулярного уравнения. При этом, как обычно, сильные электролиты записываются в виде свободных ионов, слабые - в молекулярном виде. Очевидно, что вода в ионно-молекулярных уравнениях гидролиза должна всегда записываться в виде молекул Н₂О.

Т.к. гидролиз солей заключается во взаимодействии ионов соли с ионами Н⁺ и ОН^- воды, целесообразно в уравнениях гидролиза молекулярную форму воды представлять как связанную совокупность этих ионов: НОН.

Характеристики

Список файлов книги