Кислотно-основные свойства воды

Решение

Решение

Решение

V. Соль слабого основания и слабой кислоты.

NH₄CN + HOH ↔ NH₄OH + HCN

NH₄⁺ + CN^-+ HOH ↔ NH₄OH + HCN

Реакция среды близка к нейтральной.

Если соль слабого основания и слабой кислоты содержит многозарядный катион (AI₂S₃), то для определения возможности гидролиза необходимо посмотреть таблицу растворимости. Если соль в воде не растворима (FeS), гидролиз ее не идет. Если же в таблице растворимости стоит прочерк (AI₂S₃), то соль полностью разлагается водой, гидролиз ее идет необратимо и до конца:

AI₂S₃ + 6Н₂О→ 2AI (OH)₃↓ + 3 H₂S↑

Если соль образована слабой кислотой и слабым основанием и хотя бы одно из них летуче, то гидролиз идет сразу по последней ступени, необратимо:

(NH₄)₂CO₃ +2HOH → 2 NH₄OH + H₂CO₃

Реакция среды зависит от степени диссоциации образовавшихся продуктов реакции NH₄OH и H₂CO_3.

Число ступеней гидролиза зависит от основности слабой кислоты (случай П) и от кислотности слабого основания (случай Ш).

Пример 1. Составить молекулярные и краткие ионные уравнения ступенчатого гидролиза сульфата меди (П).

CuSO₄ – соль слабого двухкислотного основания и сильной двухосновной кислоты, гидролиз может идти в 2 ступени по катиону.

1 ступень: 2 CuSO₄+2HOH ↔ (CuOH)₂SO₄ +H₂SO₄

2Cu²⁺ +2HOH ↔2CuOH⁺+2H⁺

Среда кислая, рН<7

2 ступень: (CuOH)₂ SO₄ +2HOH ↔2Cu(OH)_2↓ +H₂ SO₄

2CuOH⁺ + 2HOH ↔2Cu(OH)_2↓ +2H⁺ - реакция среды кислая

Пример 2. Смешали эквивалентные количества водных растворов ацетата Fe(Ш) и карбоната калия. Составить уравнения реакций, ответ мотивировать.

В результате обменных реакций между водными растворами солей не всегда образуются две новые соли. Одна из них может подвергаться необратимому гидролизу с образованием слабого нерастворимого основания и слабой кислоты, например: 2Fe(CH₃COO)₃ + 3 K₂CO₃→Fe₂(CO₃)₃ + 6 CH₃COOK

В данном случае соль Fe₂(CO₃)₃ в водном растворе необратимо гидролизуется по Ш ступени:

Fe₂ (CO₃)₃ + 6НОН→2Fe(OH)_3↓ + 3H₂CO₃

Суммируя эти уравнения, получаем:

2Fe (CH₃COO)₃ + 3 K₂CO₃ + 6НОН→2Fe(OH)_3↓ + 3H₂CO₃+6СН₃СООК

Или в ионном виде:

2Fe³⁺ + 3CO₃^2-+ 6НОН→2Fe(OH)_3↓ + 3H₂CO₃

Пример 3. Определить, состав смеси сульфида Fe(П) и сульфида A (в % по массе), если при обработке 238 г смеси водой выделяется 67,2 л газа.

FeS +HOH → не растворяется

AI₂S₃ + 6Н₂О→ 2AI (OH)₃↓ + 3H₂S↑

AI₂S₃ – соль слабого основания и слабой летучей кислоты при обработке водой необратимо гидролизуется

М (AI₂S₃)= 150 г/моль

V(газ) = V /Vм=67,2 / 22,4 = 3 моль

Из уравнения следует – гидролизу подвергался 1 моль AI₂S₃

m (FeS) в смеси= m _смеси – m AI₂S₃= 238 – 150=88 г

ω (FeS)=m (FeS)/m смеси·100%=88/238=37%

ω (AI₂S₃)=100% - 37% = 63%

Ответ: ω (AI₂S₃)= 63%; ω (FeS) = 37%

Водородный показатель – рН растворов.

Вода. Строение молекулы: кислород в молекуле находится в sp³ гибридном состоянии, угол между гибридными орбиталями составляет 104,5⁰, связь О-Н сильно поляризована и так как полярные связи расположены под углом, то и молекула воды в целом полярна. Вследствие высоких эффективных зарядов на атоме кислорода и атомах водорода, между молекулами воды образуются межмолекулярные водородные связи О-Н ··· О-Н

··· - водородная связь.

Каждая молекула оказывается связанной водородными связями с четырьмя другими. Строением воды, а именно наличием водородной связи объясняются такие «аномальные» свойства ее, как текучесть, высокая температура кипения. Вследствие дипольного характера ее молекул вода является хорошим растворителем для веществ с ионными и ковалентными полярными связями. При Т=+4⁰С она имеет наибольшую плотность 1г/см³. Выше и ниже этой температуры плотность воды уменьшается, у всех других веществ плотность с понижением температуры увеличивается.

Вода - слабый электролит, К_д воды = 1,86·10^-16; молекула воды способна к самопроизвольной ионизации. Поэтому она ведет себя и как донор и как акцептор протонов:

НОН ↔ Н⁺ + ОН ^- или

2Н₂О ↔ Н₃О⁺ +:ОН^-

Как слабый электролит вода характеризуется константой равновесия, которая по закону действующих масс для реакции диссоциации воды: НОН ↔ Н⁺ + ОН^- равна

К_{д =} [Н+] · [:ОН ^-] / [НОН];

Ионное произведение воды [Н+] · [:ОН ^-] = К_д ·[НОН];

[НОН] = 1000г / 18г/моль= 55,56 моль/л

[Н+] · [:ОН^-]= 1,86·10^-16·55,56= 10^-14 при Т=298⁰К

Это константа воды К_w=10^-14 зависит от температуры: при 37⁰С

К_w=10^-13,5 при 50⁰С К_w=10^-13,0

в нейтральной среде молярные концентрации [Н+]= [ОН^-] = 10^-7

в кислой [Н+]>10^-7;

в щелочной [Н⁺]<10^-7;

рН – показатель концентрации протонов, численно равный отрицательному десятичному логарифму концентрации протонов. рН= -lg[Н+] (десятичный логарифм lg- это показатель степени, в которую возводится основание десять).

рН 0,1 э НСL; рН= - lg[Н+]= - lg[0,1]= - lg[10^-1]=1

Аналогично рОН = - lg[ОН^-].

рН + рОН =14 – это логарифмическая форма ионного произведения воды. Таким образом: в нейтральной среде [Н⁺]=10^-7моль/л; рН=7;

в кислой среде [Н+]>10^-7 моль/л; рН<7;

в щелочной среде [Н+]>10^-7 моль/л; рН>7;

Кислотность среды (рН) в организме имеет большое значение, например, рН желудочного сока равен 0,9-1,1 в норме; рН крови 7,36; слезная жидкость имеет рН 7,4; сок поджелудочной железы имеют рН=7,7 и т.д.

Тестовый контроль по теме: «Растворы»

1. УКАЗАТЬ РАСТВОР, ИМЕЮЩИЙ ЩЕЛОЧНУЮ РЕАКЦИЮ:

1) СаС1₂

2) ZnCI₂

3) Ba(NO₃)₂

4) Ca(HCO₃)₂

Правильный ответ: 4)

2. УКАЗАТЬ СОСТАВ ОСАДКА, ОБРАЗУЮЩИЙСЯ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ NA₃PO₄ И CA(NO₃)₂: СОСТАВИТЬ УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ.

1) NaNO₃

2) Ca(OH)₂

3) Ca₃(PO₄)₂

4) Na₂HPO₄

Правильный ответ: 3)

3. КАКАЯ СОЛЬ ПОДВЕРГАЕТСЯ ГИДРОЛИЗУ, НАПИСАТЬ УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ.

1) СаС1₂

2) Na₂SO₄

3) Ca(CH₃COO)₂

4) CaBr₂

Правильный ответ: 3)

4. УКАЗАТЬ РЕАКЦИЮ ГИДРОЛИЗА:

1) Н⁺+ ОН^-→

2) Н₃О⁺+ОН^{- -→}

3) SO₂+H₂O^-→

4) Na₂S + HOH^-→

Правильный ответ: 2)

5. КАКАЯ РЕАКЦИЯ НЕ ПОЙДЕТ?

1) Cu + HCI ^-→

2) Cu + HNO₃

3) SiO₂ + H₂O

4) C + H₂SO₄

Правильный ответ: 3)

6. pH = 12. [H⁺]=?

1) 10^-7 моль/л

2) 10^-12 моль/л

3) 10^-2 моль/л

4) 10^-6 моль/л

Правильный ответ: 2

7. КИСЛОЙ СРЕДЕ СООТВЕТСТВУЕТ КОНЦЕНТРАЦИЯ ПРОТОНОВ:

1) [H⁺]=10^-3 моль/л

2) [H⁺]=10^-9 моль/л

3) [H⁺]=10^-7 моль/л

4) [H⁺]=10^-13 моль/л

Правильный ответ: а)

8. РН 0,01 М РАСТВОРА КОН РАВЕН:

1) 2

2) 12

3) 7

4) 0,01

Правильный ответ: 2)

9. Концентрация протонов в спинномозговой жидкости 4,5·10^-8 моль/л. Указать рН жидкости:

1) 7

2) 3

3) 8

4) 7,35

Правильный ответ: 4)

10. УКАЗАТЬ РН 0,01 М РАСТВОРА ГЛЮКОЗЫ:

1) 7

2) 6,4

3) 8

4) 7,8 5

Правильный ответ: 1)

Дата добавления: 2014-10-31