ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Лекция 10 ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Содержание Общие понятия Количественные характеристики гидролиза солей Константа гидролиза Степень гидролиза Расчет степени гидролиза и рН водных растворов солей Примеры гидролиза солей Гидролиз солей слабых кислот и сильных оснований Гидролиз солей слабых оснований и сильных кислот Гидролиз солей слабых оснований и слабых кислот Необратимый гидролиз Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Гидролиз соли – обменное взаимодействие в растворе ионов соли и молекул воды Mm A n m Mn n A m Н 2О Н+ + ОН¯ связывание ионов соли и воды с образованием малодиссоциирующего соединения смещение ионного равновесия воды Н 2О Н+ + ОН¯ Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Типы гидролиза солей Соль образована сильным основанием и сильной кислотой сильным основанием и слабой кислотой слабым основанием и сильной кислотой слабым основанием и слабой кислотой соль подвергается гидролизу гидролиз не происходит по аниону Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей по катиону по катиону и аниону ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Схема гидролиза соли по катиону: М+ + НОН по аниону: MOH + H+ [ОН−]↓ [H+]↑ среда кислая pH<7 Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей А− + НОН HА + OH− [H+]↓ [ОН−]↑ cреда щелочная pH>7 ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Константа гидролиза Гидролиз по аниону: А− + НОН Константа гидролиза: Kг [HA][OH ] Kг [A - ] [HA][OH ] [H ] [A - ] НА + ОН− [H ] [HA] [A - ][H ] Kw [H ][OH ] 1 Kг Kw K кислоты Чем слабее кислота, образующая соль, тем больше константа гидролиза Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей K кислоты ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Константа гидролиза Гидролиз по катиону: R+ + НОН Константа гидролиза: Kг ROН + Н+ Kг [ROH][H ] [OH ] [R ] [OH ] [ROH][H ] Kw [R ] [ROH] [R ][OH ] [H ][OH ] 1 Kг Kw K основания Чем слабее основание, образующее соль, тем больше константа гидролиза Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей К основания ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Степень гидролиза соли отношение количества вещества (соли), подвергшегося гидролизу, к общему количеству растворенного вещества Cгидр h С Размерность – доли ед., % При комнатной температуре степень гидролиза соли обычно невелика: Формула соли Концентрация раствора, моль/л h,% при 298 К (250С) NH4Cl Na2CO3 CН3СООNH4 0,01 0,1 0,1 0,01 2,7 0,5 Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Взаимосвязь степени и константы гидролиза Соль гидролизуется по аниону: А− + НОН НА + ОН− С – исходная концентрация аниона в растворе соли, моль/л hС – концентрация анионов, подвергшихся гидролизу, моль/л [A - ] C hC C(1 h) [HA] [OH ] hC – равновесная концентрация анионов соли – равновесные концентрации продуктов гидролиза [HA][OH ] hC hC h2C Kг C hC 1 h [A ] Если h 1 K h 2C h Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей h2C Kг 1 h Kг C ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Зависимость степени гидролиза от различных факторов Влияние природы соли слабее основание или кислота, образующие соль Kw h K С меньше значение К - константы диссоциации больше h Влияние концентрации раствора увеличение концентрации (С ↑ ) уменьшение концентрации (С ↑ ) Влияние температуры ↑ h↓ h↑ нагревание h Гидролиз – процесс эндотермический Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей охлаждение h↓ ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Смещение равновесия гидролиза Гидролиз по катиону: R++ HOH при добавлении кислоты h уменьшается ROH + H+ при добавлении щелочи h увеличивается Гидролиз по аниону: А− + НОН при добавлении кислоты h увеличивается Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей НА + ОН− при добавлении щелочи h уменьшается ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Расчет степени гидролиза CH3COONa в 0,1М растворе и pH раствора Ионное уравнение гидролиза СH3COO + HOH Степень гидролиза h СH3COOH + OH Kw K CH3 COOH С 10 14 1,8 10 - 5 0,1 7,5 10 5 Концентрация ионов Н+ и рН [OH ] hC 7,5 10 5 0,1 7,5 10 6 моль/л [H ] Kw [OH ] 10 14 7,5 10 6 1,3 10 9 моль/л pH lg(1,3 10 9 ) 8,9 Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Гидролиз соли NaNO2 соль образована сильным основанием и слабой одноосновной кислотой, гидролиз идет по аниону NaNO2 = Na+ + NO2 NO2 + HOH NaNO2 + H2O HNO2 + OH HNO2 + NaOH Среда щелочная, рН>7 Константа гидролиза 10 14 Kw 11 2 10 K г HNO 2 5,1 10 4 K Кг <<1 равновесие смещено в направлении обратной реакции Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Гидролиз соли К2СО3 K2CO3 = 2K+ + CO32 Соль образована сильным основанием и слабой двухосновной кислотой. Гидролиз идет по аниону, возможны две ступени гидролиза Уравнения гидролиза по I ступени: CO32 + HOH HCO3 + OH K2CO3 + H2O KHCO3 + KOH Уравнения гидролиза по II ступени: HCO3 + HOH KHCO3 + HOH Среда щелочная, рН>7 Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей H2CO3 + OH H2CO3 + KOH ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Расчет констант гидролиза К2СО3 По первой ступени: K г1 [HCO3 ] [OH ] [CO32 ] [HCO3 ][OH ][H ] [CO32 ][H ] Kw 2CO 3 KH 2 10 14 4 2,1 10 4,8 10 11 По второй ступени: Kг2 [H2CO3 ][OH ] [HCO3 ] [H2CO3 ][OH ][H ] [HCO3 ][H ] Kw K1H2CO3 10 14 8 2,2 10 4,5 10 7 Кг1 Кг 2 гидролиз протекает преимущественно по I ступени Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Гидролиз соли Cd(NO3)2 Cd(NO3)2 = Cd2+ + 2NO3 Соль образована слабым основанием и сильной кислотой. Гидролиз идет по катиону Уравнение гидролиза по I ступени: Cd2+ + HOH Cd(NO3)2 + H2O CdOH+ + H+ CdOHNO3 + HNO3 Уравнение гидролиза по II ступени: CdOH+ + HOH Cd(OH)2 + H+ CdOHNO3 + H2O Cd(OH)2 + HNO3 Среда кислая, pH<7 Гидролиз идет преимущественно по I ступени Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Гидролиз соли CH3COONH4 Соль образована слабым основанием и слабой одноосновной кислотой CH3COONH4 = NH4+ + CH3COO Уравнения гидролиза: NH4+ + CH3COO + HOH CH3COONH4 + H2O K CH3COOH 1,8 105 NH3 H2O + CH3COOH NH3 H2O + CH3COOH KNH3 H2O 1,8 105 Коснования = Ккислоты среда нейтральная Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Гидролиз солей слабых кислот и слабых оснований Соли слабого основания и слабой многоосновной кислоты в растворе полностью гидролизованы (NH4)2S + H2O NH4HS + HOH NH3 H2O + H2S Соли слабых одноосновных кислот и слабых оснований при гидролизе образуют осадки основных солей: Al(CH3COO)3 + HOH NH4HS + NH3 H2O Al(OH)(CH3COO)2 + HOH Al(OH)(CH3COO)2↓ + CH3COOH Al(OH)2CH3COO↓ + CH3COOH Гидролиз некоторых солей, образованных летучими или малорастворимыми слабыми кислотами и слабыми основаниями протекает необратимо: Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ Такие соли в водных растворах не существуют Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Необратимый совместный гидролиз - с участием катионов Al3+, Fe3+, Cr3+, NH4+ и анионов 2 2 2 проходит с образованием слабого основания и CO3 , SiO3 , S кислоты 2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑+ 6NaCl 2Al3+ + 3S2 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S 2NH4Cl + Na2SiO3 + (H2O) = 2NH3↑ + H2SiO3↓ + 2NaCl 2NH4+ + SiO32 + (H2O) = 2NH3 + H2SiO3 - солей слабых оснований типа M(OH)2 и солей угольной кислоты проходит с образованием основных солей и угольной кислоты 2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O = (CuOH)2CO3↓ + CO2↑ + 2Na2SO4 2Cu2+ + 2CO32 + H2O = (CuOH)2CO3 + CO2 Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Заключение Гидролиз соли - процесс обменного взаимодействия ионов соли с молекулами воды Гидролизу подвергаются соли, образованные – слабыми кислотами и сильными основаниями – слабыми основаниями и сильными кислотами – слабыми кислотами и слабыми основаниями Количественные характеристики гидролиза солей - константа гидролиза и степень гидролиза Чем слабее основание или кислота, образующие соль, тем больше степень гидролиза соли Степень гидролиза увеличивается при повышении температуры и разбавлении раствора Гидролиз солей, образованных многоосновными слабыми кислотами (летучими или малорастворимыми) и слабыми основаниями, протекает необратимо Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Рекомендуемая литература Никольский А.Б., Суворов А.В. Химия. - СПб: Химиздат, 2001 Карапетьянц М.Х. Общая и неорганическая химия. - М.: Химия, 2000 Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. - М.: Высш. шк., 2007 Неорганическая химия. В 3 т. Т. 1: Физико-химические основы неорганической химии. Под ред. Ю. Д. Третьякова. - М.: Академия, 2004 Гаршин А.П. Неорганическая химия в схемах, рисунках, таблицах, формулах, химических реакциях. - СПб.: Лань, 2000 Степин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия. - М.: Высш. шк., 1994 Модуль 2. Лекция 10. Гидролиз солей