Файл: 1А,2А,6А и 7А, комментарии к практикуму.pdf

реагируют с гидроксид-ионами в насыщенном растворе: H3O+ + OH− ↔

2H2O, понижая концентрацию гидроксид-ионов. Согласно принципу Ле Шателье, фазовое равновесие смещается вправо, масса осадка

уменьшается, и при достаточном количестве кислоты весь осадок растворится. При этом выполняется условие растворения осадков:

C(M2+)×C2(OH−) < ПР[Mg(OH)2] (концентрация OH− понижается при взаимодействии с H3O+).

Растворение гидроксида бериллия в щелочных растворах связано со способностью бериллия к образованию гидроксокомплексов. В

избытке щелочи гидроксид-ионы связывают катионы Be2+ в

гидроксокомплексы [Be(OH)4)]2−, понижая концентрацию Be2+ в растворе;

C(Be2+)×C2(OH−) < ПР[Be(OH)2]; фазовое равновесие сместится вправо,

масса осадка уменьшится, а при достаточном количестве гидроксид-

ионов весь осадок растворится.

Амфотерность Be(OH)2 является причиной того, что даже при небольшом избытке щелочи часть гидроксида перейдет в раствор в форме гидроксокомплекса, и полного осаждения не будет. Для полного

(количественного) осаждения гидроксида бериллия рекомендуется использовать слабое основание – гидрат аммиака; в растворе аммиака гидроксид-ионов недостаточно для образования гидроксокомплексов.

Гидроксид магния растворяется в растворах солей аммония,

создающих в растворе кислую среду в результате гидролиза:

NH4CI = NH4+ + CI−

NH4+ + 2H2O ↔ H3O+ + NH3·H2O

Рассчитаем константу равновесия KC для реакции растворения гидроксида магния:

Mg(OH)2(т) +2NH4CI ↔ MgCI2 + 2NH3·H2O

Mg(OH)2(т) + 2NH4+ ↔ Mg2+ + 2NH3·H2O

14

www.mitht.ru/e-library

Хотя Кс < 1, при избытке иона аммония растворение происходит.

Например, можно показать, что в одном литре 1М раствора

хлорида аммония растворяется 0,17моль Mg(OH)2 и получается

0,17М раствор хлорида магния.

По стехиометрии реакции растворения Mg(OH)2

[NH3·H2O] = 2[Mg2+]; тогда

Для гидроксида бериллия константа равновесия реакции его растворения в растворе хлорида аммония:

Константа столь мала, что даже в насыщенном растворе хлорида

аммония Be(OH)2 практически не растворяется.

Причина различного отношения гидроксидов бериллия и магния к

растворам солей аммония – в различии величин их ПР.

17.2.4. ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

Катионы бериллия и магния, как и все прочие катионы металлов,

находятся в водных растворах в форме аквакомплексов. Аквакатионы бериллия и магния проявляют свойства слабых катионных кислот:

[Be(H2O)4]2+ + H2O ↔ [Be(H2O)3OH]+ + H3O+; Kк= 2,0×10−6 [Mg(H2O)6]2+ + H2O ↔ [Mg(H2O)5OH]+ + H3O+; Kк= 3,8×10−12

Продукты протолиза – катионы гидроксотриаквабериллия и

15

www.mitht.ru/e-library

гидроксопентааквамагния. Более сильной кислотой является протолит с

более высокой константой кислотности.

17.3. ЭЛЕМЕНТЫ IIА-ГРУППЫ (ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЕ

ЭЛЕМЕНТЫ)

17.3.1. ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА

Щелочноземельные металлы – сильнейшие восстановители.

Таблица 17.2.

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы для элементов IIA-группы

Щелочноземельные металлы энергично взаимодействуют с водой,

как и щелочные металлы (см. раздел 17.1.1.); Be и Mg гораздо менее

активны (см. раздел 17.2.1.).

17.3.2. ГИДРОКСИДЫ

Гидроксиды щелочноземельных элементов растворимы в воде,

однако их растворимость значительно ниже, чем у гидроксидов щелочных элементов.

Таблица 17.3.

Растворимость гидроксидов щелочноземельных элементов в воде

*ПР не используется, так как насыщенный раствор гидроксида

бария нельзя считать разбавленным, концентрация Ba(OH)2 выше

0,1моль/л.

16

www.mitht.ru/e-library

Растворимость возрастает в ряду Ca(OH)2 – Sr(OH)2 – Ba(OH)2.

Иногда при добавлении щелочей к растворам солей бария (или при добавлении разбавленного раствора щелочи к раствору соли

стронция) могут наблюдаться осадки (помутнение растворов). Это не гидроксиды, а малорастворимые карбонаты стронция и бария; они

образуются, если в растворе есть примесь карбонат-ионов. Последнее вполне вероятно, так как растворы щелочей легко поглощают

углекислый газ из воздуха: CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O.

17.3.3. ОКРАШИВАНИЕ ПЛАМЕНИ

Кальций – коричнево-красное, стронций – яркокрасное, барий –

желто-зеленое.

17.3.4.МАЛОРАСТВОРИМЫЕ СОЛИ

Вотличие от солей щелочных элементов, многие соли

щелочноземельных элементов малорастворимы: карбонаты, сульфаты,

ортофосфаты, фториды и другие.

Таблица 17.4.

Зависимость ПР сульфатов щелочноземельных элементов от порядкового номера элемента Z

.Рассчитаем, выпадет ли осадок карбоната кальция из

насыщенного раствора сульфата кальция, если к нему добавить равный объем 0,1М раствора карбоната натрия;

ПР(СаSO4) = 3,7×10−5; ПР(CaCO3) = 4,4×10−9

В насыщенном растворе сульфата кальция

17

www.mitht.ru/e-library

Условие выпадения в осадок CaCO3 выполняется:

Выпадет ли осадок CaSO4 из насыщенного раствора карбоната

кальция, если добавить к нему равный объем 0,1М раствора Na2SO4?

В насыщенном растворе карбоната кальция

Следовательно, добавляя в насыщенный раствор карбоната

кальция сульфат-ион, нельзя добиться выпадения осадка сульфата кальция.

Таблица 17.5.

Растворимость хроматов щелочноземельных металлов в воде

Причиной растворения хроматов стронция и бария в растворах сильных кислот и хромата стронция – в растворе уксусной кислоты

является превращение хромат–ионов в дихромат-ионы в кислой среде:

2CrO42− + 2H3O+ ↔ Cr2O72− + 3H2O (1)

K Cr2O72

C CrO24 2 H3O 2

При добавлении уксусной кислоты фазовое равновесие

SrCrO4(т) ↔ Sr2+ + CrO42−

смещается вправо, так как концентрация хромат-ионов понижается

(CrO42−→ Cr2O72−); C(Sr2+)×C(CrO42−) становится меньше ПР(SrCrO4). В

результате масса осадка уменьшается, в растворе повышается

концентрация ионов Sr2+ и Cr2O72−; при достаточном количестве уксусной

18

www.mitht.ru/e-library