Лекция (6) (1097131)
Текст из файла
Лекция 5Протолитические равновесия в растворахсолей (гидролиз). Буферные растворы.Равновесие осадок-раствор. Произведениерастворимости.Галина Петровна Жмуркок.х.н., доцентКафедра общей химииХимический факультет МГУ20141ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙГидролиз анионов (основания Бренстеда)АНИОНЫ СЛАБЫХ КИСЛОТконкурируют с водой за протонАНИОНЫ СИЛЬНЫХ КИСЛОТне конкурируют с водой за протонрН среды растворов солей > 7рН среды растворов солей = 7CO32–, PO43–, CN–, S2–Cl –, Br –, I –, NO3 –, ClO4–CO32– + H2O HCO3– + OH–(1ступень гидролиза)Kв1014[HCO3 ][OH ] [H ]4 210K г1 [H ] K2(H2CO3 ) 4,8 1011[ CO23 ](1) H2CO3 HCO3– + H+(2) HCO3– CO32– + H+[H ][ HCO3 ]K1 1,7 10 4[H2CO3 ]K2 [H ][ CO23- ][HCO3 ] 4,8 1011Жмурко Г.П.
Кафедра общей химии. МГУ. 20142ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙГидролиз анионов (основания Бренстеда)АНИОНЫ СЛАБЫХ КИСЛОТконкурируют с водой за протонАНИОНЫ СИЛЬНЫХ КИСЛОТне конкурируют с водой за протонрН среды растворов солей > 7рН среды растворов солей = 7CO32–, PO43–, CN–, S2–Cl –, Br –, I –, NO3 –, ClO4–CO32– + H2O HCO3– + OH–(1ступень гидролиза)Kв1014[HCO3 ][OH ] [H ]4 210K г1 [H ] K2(H2CO3 ) 4,8 1011[ CO23 ]HCO3– + H2O H2CO3 + OH–Kг2(2 ступень гидролиза)Kв1014[ H2C O3 ][ OH ] [H ]11610 [H ] K 1(H2CO3 ) 1,7 10 4[HCO3 ]Жмурко Г.П.
Кафедра общей химии. МГУ. 20143ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙГидролиз анионов (основания Бренстеда)АНИОНЫ СЛАБЫХ КИСЛОТконкурируют с водой за протонАНИОНЫ СИЛЬНЫХ КИСЛОТне конкурируют с водой за протонрН среды растворов солей > 7рН среды растворов солей = 7CO32–, PO43–, CN–, S2–Cl –, Br –, I –, NO3 –, ClO4–CO32– + H2O HCO3– + OH–(1ступень гидролиза)Расчет рН 0,1 М раствораNaK2CO31014[HCO 3 ][OH ] [H ]в2210K г1 21122- ][HCO3[CO][OHK[H][OH][OH]4,810]2(HCO)323K г1 2[ CO3 ][HCO3 ] [ OH ]Ссоли [ OH ]Ссоли[CO32 ] C соли [ OH ] C соли[OH ] Kг1 Ссоли 2 10 4 0,1 0,45 102рОН lg 0,45 102 2,35рН 14 2,35 11,65Жмурко Г.П.
Кафедра общей химии. МГУ. 20144ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙГидролиз катионов имеющих протон (кислоты Бренстеда)КАТИОНЫ СЛАБЫХОСНОВАНИЙСпособны отдавать свой протонмолекуле воды-растворителярН среды растворов меньше 7NH4+ + H2O NH3+ H3O+[NH 3 ][H3O ] [OH ]KвKг KNH3[OH ][NH 4 ]10141,8 10 5CH3NH3+ + H2O CH3NH2 + H3O+ 5 1010Kг = 2,4∙1011(C2H5)2NH2+ + H2O (C2H5)2NH + H3O+ Kг = 1,1∙1011Жмурко Г.П. Кафедра общей химии.МГУ. 20145ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙГидролиз катионов имеющих протон (кислоты Бренстеда)КАТИОНЫ СЛАБЫХОСНОВАНИЙСпособны отдавать свой протонмолекуле воды-растворителярН среды растворов меньше 7NH4+ + H2O NH3+ H3O+Расчет рН 0,1 М раствора NH4ClKг [NH 3 ][H3O ][NH 4 ][NH4 ] [H3O ] (H )[H ]2Ссоли[NH4 ] C соли [H3O ] C соли[H ] Kг Ссоли 5 1010 0,1 0,7 10 5рН lg 0,7 105 5,15Жмурко Г.П. Кафедра общей химии.
6МГУ. 2014ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙГидролиз катионов металлов[Kt(H2O)n]m+гидр.H (r, z )Силы отталкивания междуKtm+ и H+ (молекулы Н2О )H+[Kt(H2O)n]m+ + H2O [KtОН(H2O)n-1 ](m-1)+ + H3O+КАТИОНЫСЛАБЫХОСНОВАНИЙCu2+, Fe3+ Способны отдавать протонCr3+, Al3+ молекулы гидратной оболочкирН < 7КАТИОНЫСИЛЬНЫХОСНОВАНИЙНе способны отдавать протонNa+, K+Ag+, Ba2+ молекулы гидратной оболочкирН = 7молекуле воды-растворителямолекуле воды-растворителяЖмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 20147ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙГидролиз катионов металлов (кислоты Бренстеда)H+Al(H2O)63+ + H2O AlOH(H2O)52+ + H3O+ (1 ступень гидролиза)Kв[ AlOH(H 2O)52 ][H3O ] [ OH ]10146Kг1 810K 3( Al (OH)3 ) 1,3 10 9[ Al(H2O)63 ][OH ][ AlOH2 ][ Al3 ][ OH ]Al(OH)3 Al(OH)2+ + OHAl(OH)2+ Al(OH)2+ + OHAl(OH)2+ Al3+ + OH[ Al(OH)2 ][ OH ]K1 [ Al(OH)3 ]K2 [ Al(OH)2 ][ OH ]K3 [ Al(OH)2 ][ Al3 ][ OH ][ Al(OH)2 ]Жмурко Г.П.
Кафедра общей химии. МГУ. 20148ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙГидролиз катионов металлов (кислоты Бренстеда)H+Al(H2O)63+ + H2O AlOH(H2O)52+ + H3O+ (1 ступень гидролиза)Kв[ AlOH(H 2O)52 ][H3O ] [ OH ]10146Kг1 810K 3( Al (OH)3 ) 1,3 10 9[ Al(H2O)63 ][OH ]AlOH(H2O)52+ + H2O Al(OH)2(H2O)4++ H3O+ (2 ступень гидролиза)Al(OH)2(H2O)4+ + H2O Al(OH)3 + H3O+(3 ступень гидролиза)Kг1 >> Kг2 >> Kг3Жмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 20149ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙГидролиз катионов металлов (кислоты Бренстеда)H+Al(H2O)63+ + H2O AlOH(H2O)52+ + H3O+ (1 ступень гидролиза)Kв[ AlOH(H 2O)52 ][H3O ] [ OH ]10146Kг1 810K 3( Al (OH)3 ) 1,3 10 9[ Al(H2O)63 ][OH ]Расчет рН 0,1 М раствора AlCl3Kг 1 [ AlOH 2 ][H ][ Al3][H ]2СAl 3(исх.)[H ] Kг1 СAl3 8 10 6 0,1 0,89 10 3рН 3,05Жмурко Г.П.
Кафедра общей химии. МГУ. 201410ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙОдновременный гидролиз катиона и аниона растворимой солиAn– +H2O HAn +OH–Kг ( An) Kt+ + H2O KtOH + H3O+СольKг (Kt ) KK(кислоты)(основания)[HAn][ OH ][ An ]KвK(HAn)[KtOH][H3O ][Kt ]Kг(An)KвK(KtOH)Kг(Kt)pHСH3COONH41,810–5 =1,810–55,610–10 = 5,610–107HCOONH41,810–4 >1,810–55,610–11 < 5,610–10<7NH4CN6,210–10 <1,810–51,610–3 > 5,610–10>7Жмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ.
201411ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙНеобратимый гидролизИз-за гидролиза нельзя получить растворы солей оченьслабых, летучих или нерастворимых кислот и основанийпри растворении:Al2S3(к.) + H2O = Al(OH)3 + H2S(г.)при получении по обменной реакции:3Na2CO3 + 2FeCl3 + 3H2O = 2Fe(OH)3 + 3CO2 + 6NaCl3CO32– + 2Fe3+ + 3H2O = 2Fe(OH)3 + 3CO2Жмурко Г.П.
Кафедра общей химии. МГУ. 201412СТЕПЕНЬ ГИДРОЛИЗАhh 2СионаKг 1 h гидролиз . ионов общее к во ионовh 1 Kг h Сиона2Зависимость h от CионаKг KгСионаKвK Д СионаCиона Kг consthCиона Kг consthЗависимость h от Т 60 кДжKвhТKг hТKг hK кисл.(осн.) –10 +10 кДжЖмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 2014131.2.3.4.5.6.7.ВЫВОДЫГидролизу подвергаются ионы, а не молекулы.Равновесие гидролиза (обычно, но не всегда) смещено всторону исходных веществ.Чем слабее кислота или основание, образующие соль,тем больше значение константы гидролиза и тем сильнеерН раствора отличается от 7.Гидролиз катиона слабого основания и гидролиз анионамногоосновной кислоты идет преимущественно попервой ступени.рН растворов солей, образованных катионом слабогооснования и анионом слабой кислоты, определяетсясоотношением констант диссоциации этой кислоты иэтого основания.Нельзя получить растворы солей, образованных оченьслабыми, нерастворимыми или летучими кислотами иоснованиями.Гидролиз усиливается при разбавлении и нагревании.Жмурко Г.П.
Кафедра общей химии. МГУ. 201414БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫРастворы, рН которых незначительно изменяется при разбавленииили при добавлении к ним сильной кислоты или сильного основания,называют буферными.БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫСлабая кислота + ее сольCH3COOH +СH3COONaСлабое основание + его сольNH3 + NH4ClДве соли одной кислотыKH2PO4 + K2HPO4Жмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 201415РАСЧЕТ рН АММИАЧНОГО БУФЕРНОГО РАСТВОРА (NH3 + NH4Cl)С(NH3) = CОС(NH4Cl) = С(NH4+) = ССNH3 + H2O NH4+ + OH –NH4Cl NH4+ + Cl –K (NH3)[NH4 ][OH ] 1,8 10 5[NH3 ][ OH ] K (NH ) [NH3 ]3[NH4 ]3рH 14 рK (NH ) lg3[NH3] = CОCО = ССрОH lgK (NH ) lg[NH3 ][NH 4 ][NH3 ][NH4 ] 14 pK (NH ) lg3CoCc[NH4+] = CСрH 14 pKo 9,25Жмурко Г.П.
Кафедра общей химии. МГУ. 201416БУФЕРНОЕ ДЕЙСТВИЕ1 л буфера (0,1 моль NH3 + 0,1 моль NH4Cl) рН = 9,25С(NH3) = CОС(NH4Cl) = С(NH4+) = ССNH3 + H2O NH4+ + OH –NH4Cl NH4+ + Cl –рH 14 рK (NH ) lg3[NH3 ][NH4 ]0,01 моль HCl0,01 моль NaOHH+ + OH– = H2OOH– + NH4+ = NH3 + H2O[NH4+ ] = 0,1 + 0,01 = 0,11 М[NH4+ ] = 0,1 – 0,01 = 0,09 М[NH3] = 0,1 – 0,01 = 0,09 М[NH3] = 0,1 + 0,01 = 0,11 МрH 14 4,75 lg0,09 9,160,110,11рH 14 4,75 lg 9,340,09Жмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 201417ПРОИЗВЕДЕНИЕРАСТВОРИМОСТИВ насыщенном растворе сильного электролитаKtnAnm(к.) nKt+p+nmK aKtapAnqmAn–qДля малорастворимого электролитаaKt p [Kt p ], aAn -q [An -q ]K [Kt p ]n [ An-q ]m ПРВнасыщенномрастворемалорастворимогосильногоэлектролита произведение концентраций ионов в степенях,соответствующих их стехиометрическим коэффициентам,величинапостоянная.Этавеличинаназываетсяпроизведением растворимости ПР (табулированы)ПР(CaF2) = [Ca2+][F–]2 = 3,4510–11ПР(BaSO4) = [Ba2+][SO42–] = 1,0810–10ПР(Cu(OH)2) = [Cu2+][OH–]2 = 2,010–20Жмурко Г.П.
Кафедра общей химии. МГУ. 201418ПРОИЗВЕДЕНИЕРАСТВОРИМОСТИДля малорастворимого электролитаKtnAnm(к.) nKt+p + mAn–qПР [Kt p ]n [ An-q ]m Смещение равновесия в растворе над осадкомBaSO4(к.) Ba2+(р.) + SO42(р.)осадок выпадет+SO42Жмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 201419ПРОИЗВЕДЕНИЕРАСТВОРИМОСТИДля малорастворимого электролитаKtnAnm(к.) nKt+p + mAn–qПР [Kt p ]n [ An-q ]m Смещение равновесия в растворе над осадкомСaСO3(к.) Сa2+(р.) + CO32(р.)осадок растворится+2H+ = CO2↑+ H2OЖмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ.
201420ПРОИЗВЕДЕНИЕРАСТВОРИМОСТИДля малорастворимого электролитаKtnAnm(к.) nKt+p + mAn–qПР [Kt p ]n [ An-q ]m Смещение равновесия в растворе над осадкомЖмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 201421УСЛОВИЯ ВЫПАДЕНИЯ И РАСТВОРЕНИЯ ОСАДКАnKt+p + mAn–q = KtnAnm(к.)nmСKtС ПРpAnqОсадок выпадаетnmСKtС ПРpAnqОсадок не выпадает0,1 М0,1 МPb(NO3)2 + 2NaClPb2+ +2Cl– = PbCl2↓= PbCl2↓ + 2NaNO3ПР(PbCl2) = 1,7∙10524512СPbСПР1,7100,05(0,05)1,25102ClЖмурко Г.П.
Кафедра общей химии. МГУ. 201422.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.