Файл: Text_posobia.doc

Co(OH)₂ CoOH⁺ + OH^–

CoOH⁺ Co²⁺ + OH^–

Для слабого электролита составим выражение константы диссоциации – в числителе указываем произведение концентраций продуктов диссоциации, а в знаменателе – исходных частиц:

.

Sr(OH)₂ – сильное основание (щелочь), диссоциирует практически полностью в одну ступень, отщепляя обе гидроксогруппы, в уравнении диссоциации ставят знак равенства:

Sr(OH)₂ = Sr²⁺ + 2 OH^–

Для сильного электролита выражение константы диссоциации не составляют.

S n(OH)₂ – амфотерный гидроксид, слабый электролит, диссоциирует ступенчато и обратимо (в уравнении ставят знак обратимости), амфотерный гидроксид также можно записать в форме кислоты H₂SnO₂, диссоциация ее также протекает по правилам слабых электролитов:

Sn(OH)₂ SnOH⁺ + OH^­­– по типу основания

SnOH⁺ Sn²⁺ + OH^­–

H₂SnO₂ H⁺ + HSnO₂^­– по типу кислоты

HSnO₂^–H⁺ + SnO₂^2­–.

Для каждой реакции составляют выражение константы диссоциации.

Na₂SO₄ – соль, сильный электролит как и все соли, диссоциирует практически полностью в одну ступень, в уравнении диссоциации ставят знак равенства:

Na₂SO₄ = 2 Na⁺ + SO₄^2–

Ca(HCO₃)₂ – кислая соль, как и все соли – сильный электролит, в уравнении диссоциации по первой ступени ставят знак равенства:

Ca(HCO₃)₂ = Ca²⁺ + 2 HCO₃^–

Ион HCO₃^– является остатком слабой кислоты, диссоциирует по правилам слабых электролитов (коэффициент 2 из предыдущего уравнения брать не следует – достаточно показать диссоциацию одного иона):

HCO₃^– H⁺ + CO₃^2–

(CuOH)₂SO₄ – основная соль, как и все соли – сильный электролит, в уравнении диссоциации по первой ступени ставят знак равенства:

(CuOH)₂SO₄ = 2 CuOH⁺ + SO₄^2–

Ион CuOH⁺ является остатком слабого основания, диссоциирует по правилам слабых электролитов (коэффициент 2 из предыдущего уравнения брать не следует – достаточно показать диссоциацию одного иона):

CuOH⁺ Cu²⁺ + OH^–.

Пример 2. Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах для следующих превращений:

NiO ® NiSO₄ ® Ni(NO₃)₂ ® NiOHNO₃

При написании ионных уравнений реакций на ионы расписывают только сильные растворимые электролиты.

NiO + H₂SO₄ = NiSO₄ + H₂O

NiO – оксид, неэлектролит, не способен распадаться на ионы, не расписывают на ионы;

H₂SO₄ – кислота сильный растворимый электролит, записывают в диссоциированном виде;

NiSO₄ – растворимая соль, сильный электролит, записывают в диссоциированном виде;

H₂O – слабый электролит, не расписывают на ионы;

NiO + 2H⁺ + SO₄^2– = Ni²⁺ + SO₄^2– + H₂O

NiO + 2H⁺ = Ni²⁺ + H₂O

NiSO₄ + Ba(NO₃)₂ = BaSO₄↓ + Ni(NO₃)₂

NiSO₄ – растворимая соль, сильный электролит, записывают в диссоциированном виде;

Ba(NO₃)₂ – растворимая соль, сильный электролит, записывают в диссоциированном виде;

BaSO₄ – нерастворимая соль, сильный электролит, не расписывают на ионы;

Ni(NO₃)₂ – растворимая соль, сильный электролит, записывают в диссоциированном виде;

Ni²⁺ +SO₄^2– + Ba²⁺ +2 NO₃^– = BaSO₄↓ + Ni²⁺ + 2 NO₃^–

SO₄^2– + Ba²⁺ = BaSO₄↓

Ni(NO₃)₂ + NaOH = NiOHNO₃↓ + NaNO₃

NiSO₄ – средняя соль, растворимая, сильный электролит, записывают в диссоциированном виде;

NaOH – растворимое основание, щелочь, записывают в диссоциированном виде;

NiOHNO₃ – основная соль, сильный электролит, нерастворима (как и большинство основных солей), не расписывают на ионы;

NaNO₃ – растворимая соль, сильный электролит, записывают в диссоциированном виде;

Ni²⁺ + 2 NO₃^– + Na⁺ + OH^– = NiOHNO₃↓ + Na⁺ + NO₃^–

Ni²⁺ + NO₃^– + OH^– = NiOHNO₃↓

Na₃PO₄ ® H₃PO₄ ® Na₂HPO₄

Na₃PO₄ + 3HCl = H₃PO₄ + 3 NaCl

Na₃PO₄ – средняя соль, растворимая, сильный электролит, записывают в диссоциированном виде;

HCl – кислота сильный растворимый электролит, записывают в диссоциированном виде;

H₃PO₄ – кислота слабый электролит, растворимая, не расписывают на ионы;

NaCl – средняя соль, растворимая, сильный электролит, записывают в диссоциированном виде;

3 Na⁺ + PO₄^3– + 3 H⁺ + 3Cl^– = H₃PO₄ + 3 Na⁺ + 3Cl^–

PO₄^3– + 3 H⁺ = H₃PO₄

H₃PO₄ + 2 NaOH = Na₂HPO₄ + 2H₂O

H₃PO₄ – кислота слабый электролит, растворимая, не расписывают на ионы;

NaOH – щелочь, сильный электролит, записывают в диссоциированном виде;

Na₂HPO₄ – кислая соль сильный электролит, растворима как и все кислые соли, следует расписать на ионы, но только по первой ступени;

H₂O вода, слабый электролит, не расписывают на ионы;

H₃PO₄ + 2 Na⁺ + 2 OH^– = 2 Na⁺ + HPO₄^2– + 2H₂O

H₃PO₄ + 2 OH^– = HPO₄^2– + 2H₂O.

Пример 3. По заданному ионному уравнению напишите соответствующее молекулярное уравнение: Ni²⁺ + S^2– = NiS.

При решении данного задания следует подобрать соединения так, чтобы ионам в предложенном сокращенном уравнении соответствовали сильные растворимые электролиты – растворимые соли, сильные кислоты или основания.

Ni(NO₃)₂ + Na₂S = NiS + 2 NaNO₃

Составим полное и затем сокращенное ионное уравнение, если оно совпадет с заданным, то задание выполнено корректно:

Ni²⁺ + 2 NO₃^– + 2 Na⁺ + S^2– = NiS + 2 Na⁺ + 2 NO₃^–

Ni²⁺ + S^2– = NiS.

Если в сокращенном ионном уравнении даны три частицы, то следует составить из двух формулу сильного растворимого электролита:

Cu²⁺ + OH^–+ Cl^– = CuOHCl

CuCl₂ + NaOH = CuOHCl + NaCl

Cu²⁺ + 2Cl^– + Na⁺ + OH^– = CuOHCl + Na⁺ + Cl^–

Cu²⁺ + OH^–+ Cl^– = CuOHCl.

5.6. Задания для самостоятельной подготовки

1. Для предложенных соединений:

• укажите их класс;

• напишите уравнения диссоциации;

• напишите уравнения возможных реакций (в молекулярной и ионной формах) взаимодействия с H₂SO₄ и NaOH.

2. Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах для следующих превращений:

3. По заданным ионным уравнениям напишите соответствующие молекулярные уравнения.

5.7. Диссоциация воды. Водородный показатель

Вода является слабым электролитом, ее диссоциация выражается уравнением:

H₂O H⁺ + OH^– .

Константа электролитической диссоциации воды:

(при 25 ⁰С).

Произведение K[H₂O] = [H⁺][OH^-] называют ионным произведением воды:

К_W = [H⁺][OH^-] = 10^-14.

Диссоциация воды – процесс эндотермический, поэтому при нагревании диссоциация воды усиливается и ионное произведение воды возрастает.

Растворы, в которых концентрации ионов H⁺ и OH^– одинаковы, называют нейтральными растворами. В кислых растворах больше концентрация ионов H⁺, в щелочных – ионов OH^–.

Более удобно для характеристики среды раствора использовать водородный показатель:

pH = – lg [H⁺].

5.8. Гидролиз

Гидролиз солей – взаимодействие ионов соли с ионами воды, приводящее к смещению ионного равновесия воды и изменению рН среды.

В реакциях гидролиза участвуют ионы слабых электролитов: катионы слабых оснований и анионы слабых кислот. В ходе гидролиза образуются слабодиссоциированные или труднорастворимые продукты. Следствием гидролиза является нарушение равновесия в системе

H₂O H⁺ + OH^– ;

в результате среда становится либо кислой (рН < 7), либо щелочной (pH > 7).

1. Гидролиз соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием – гидролиз по аниону (протекает преимущественно по первой ступени):

Na₂CO₃ = 2 Na⁺ + CO ₃^2–

NaOH H₂CO₃

(сильн.) (слаб.)

CO₃^2– + HOH HCO₃^– + OH^–

Na₂CO₃ + H₂O NaHCO₃ + NaOH.

Реакция сопровождается образованием ионов ОН^–. Раствор карбоната натрия характеризуется щелочной средой, рН > 7.

2. Гидролиз соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой – гидролиз по катиону (протекает преимущественно по первой ступени):

Al(NO₃)₃ = Al³⁺ + 3 NO₃^–

Al(OH)₃ HNO₃

(слаб.) (сильн.)

Al³⁺ + HOH AlOH²⁺ + H⁺

Al(NO₃)₃ + H₂O AlOH(NO₃)₂ + HNO₃

Реакция сопровождается образованием ионов Н⁺. Раствор сульфата никеля (II) характеризуется кислой средой, рН < 7.

3. Соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой подвергается практически полному, необратимому гидролизу:

Al₂(SO₃)₃ = 2Al³⁺ + 3 SO₃^2–

Al(OH)₃ H₂SO₃

(слаб.) (слаб.)

2Al³⁺ + 3SO₃^2– + 6HOH = 2Al(OH)₃ + 3H₂SO₃

Al₂(SO₃)₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂SO₃.

В данном случае гидролиз идет и по катиону, и по аниону с образованием сразу двух слабых электролитов. Среда зависит от относительной силы образующихся в результате гидролиза кислоты и основания.

4. Совместному гидролизу подвергаются две соли, одна из которых образована слабым основанием и сильной кислотой, другая – сильным основанием и слабой кислотой:

FeCl₃ + Na₂CO₃ + H₂O = …

Na₂CO₃ = 2 Na⁺ + CO₃^2–

NaOH H₂CO₃

(сильн.) (слаб.)

FeCl₃ = Fe³⁺ + 3 Cl^–

Fe(OH)₃ HCl

(слаб.) (сильн.)

2 Fe³⁺ + 3 CO₃^2– + 6HOH = 2 Fe(OH)₃ + 3 H₂СO₃

2 FeCl₃ + 3 Na₂CO₃ + 6 H₂O = 2 Fe(OH)₃ + 3 H₂СO₃ + 6 NaCl.

Гидролиз, как и в предыдущем случае, идет и по катиону, и по аниону с образованием сразу двух слабых электролитов. Среда зависит от силы образующихся в результате гидролиза кислоты и основания.

5. Соль, образованная сильной кислотой и сильным основанием, не гидролизуется:

KNO₃ = К⁺ + NO₃^–

KOH HNO₃

(cильн.) (cильн.)

KNO₃+H₂O 

Соль гидролизу не подвергается, рН = 7.

5.9. Примеры решения заданий

Пример 1. Рассчитайте концентрацию ионов H⁺, OH^– и рН в растворе NaOH с концентрацией 0,1 моль/л.

Составим уравнение диссоциации NaOH:

NaOH = Na⁺ + OH^–

Из уравнения видно, что при диссоциации 1 моль NaOH в растворе появляется 1 моль ионов OH^–, следовательно, если в 1 литре раствора содержится 0,1 моль NaOH, тогда концентрация OH^– в этом растворе также будет равна 0,1 моль/л.

[OH^–] = 0,1 моль/л

Из уравнения ионного произведения воды рассчитывают концентрацию ионов H⁺:

К_W = [H⁺][OH^-] = 10^-14.

Рассчитывют рН раствора:

pH = – lg[H⁺] = – lg10^–13 = 13

Пример 2. Напишите уравнения реакций гидролиза NiSO₄, NaHCO₃. Укажите область значений рН растворов (>, ≈, < 7).

При рассмотрении гидролиза солей следует помнить:

• гидролиз по катиону или по аниону – реакция обратимая (в уравнении ставят знак );

• в растворе присутствует незначительное количество ионов H⁺ и OH^-, возникших за счет диссоциации воды:

H₂O H⁺ + OH^–

Уравнение реакции гидролиза NiSO₄ (по первой ступени).

1. Уравнение диссоциации соли:

NiSO₄ = Ni²⁺ + SO₄^2–

2. Указывают катионом какого основания (сильного или слабого) и анионом какой кислоты (сильной или слабой) образована соль:

NiSO₄ = Ni²⁺ + SO₄^2–

Ni(OH)₂ H₂SO₄

(слаб.) (сильн.)

3. Гидролизу подвергается ион слабого электролита - Ni²⁺.

4. В ходе первой ступени гидролиза ион Ni²⁺ связывает из воды ион ОН^- – ион противоположного заряда (только один), в результате образуется NiOH⁺. Оставшиеся от воды ионы H⁺ создают в растворе кислую среду рН < 7: