Лекция 5 Протолитические равновесия в растворах солей (гидролиз). Буферные растворы. Равновесие осадок‐раствор. Произведение
Download 0.52 Mb. Pdf ko'rish
|
lecture05
|
Лекция 5 Протолитические равновесия в растворах солей (гидролиз). Буферные растворы. Равновесие осадок‐раствор. Произведение растворимости. ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙ ГИДРОЛИЗ – взаимодействие ионов соли с водой, в результате которого рН среды солей отличается от 7 Соли слабых кислот и сильных оснований Соли сильных кислот и слабых оснований Соли слабых кислот и слабых оснований Соли сильных кислот и сильных оснований Na 2 CO 3 NH 4 Cl AlCl 3 NH 4 CH 3 COO NaCl АНИОНЫ СЛАБЫХ КИСЛОТ конкурируют с водой за протон рН среды растворов солей > 7 CO 3 2– , PO 4 3 – , CN – , S 2– ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙ CO 3 2– + H 2 O ' HCO 3 – + OH – (1 ступень гидролиза) HCO 3 – + H 2 O ' H 2 CO 3 + OH – (2 ступень гидролиза) 11 4 14 ) CO H ( 1 - 3 3 2 2 10 6 10 7 , 1 10 ] H [ ] H [ ] HCO [ ] OH ][ O C H [ 3 2 − − − + + − ⋅ = ⋅ = = = K K K в г (1) H 2 CO 3 ' HCO 3 – + H + (2) HCO 3 – ' CO 3 2– + H + 2 11 14 2 1 10 2 10 8 4 10 − − − + + − − ⋅ ≈ ⋅ = = =
] [H ] [H ] CO [ ] ][OH HCO [ ) CO H ( - 2 3 3 г 3 2 K K K в 4 1 10 7 1 − + ⋅ = = , ] CO H [ ] HCO ][ [H 2 - 3 K 11 2 10 8 4 − + ⋅ = = , ] HCO [ ] CO ][ [H - - 2 3 K АНИОНЫ СИЛЬНЫХ КИСЛОТ не конкурируют с водой за протон рН среды растворов солей = 7 Cl – , Br – , I – , NO 3 – , ClO 4 – АНИОНЫ СЛАБЫХ КИСЛОТ конкурируют с водой за протон рН среды растворов солей > 7 CO 3 2– , PO 4 3 – , CN – , S 2– ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙ CO 3 2– + H 2 O ' HCO 3 – + OH – (1 ступень гидролиза) HCO 3 – + H 2 O ' H 2 CO 3 + OH – (2 ступень гидролиза) 2 11 14 2 1 10 2 10 8 4 10 − − − + + − − ⋅ ≈ ⋅ = = =
] [H ] [H ] CO [ ] ][OH HCO [ ) CO H ( - 2 3 3 г 3 2 K K K в 11 4 14 1 10 6 10 7 1 10 − − − + + − ⋅ = ⋅ = = = , ] H [ ] H [ ] HCO [ ] OH ][ O C H [ ) CO H ( - 3 3 2 г2 3 2 K K K в АНИОНЫ СИЛЬНЫХ КИСЛОТ не конкурируют с водой за протон рН среды растворов солей = 7 Cl – , Br – , I – , NO 3 – , ClO 4 – АНИОНЫ СЛАБЫХ КИСЛОТ конкурируют с водой за протон рН среды растворов солей > 7 CO 3 2– , PO 4 3 – , CN – , S 2– ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙ CO 3 2– + H 2 O ' HCO 3 – + OH – (1 ступень гидролиза) Расчет рН 0,1 М раствора Na 2 CO 3 65 , 11 35 , 2 14 рН 35 , 2 10 45 , 0 lg рОН 10 45 , 0 1 , 0 10 2 ] OH [ ] [OH ] CO [ ] ][OH HCO [ 2 2 4 г1 2 - 2 3 3 1 г = − = = ⋅ − = ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ = = = − − − − − − − соли соли С K С K 2 ) CO H ( 2 1 г 10 2 3 2 − ⋅ ≈ =
K K в АНИОНЫ СИЛЬНЫХ КИСЛОТ не конкурируют с водой за протон рН среды растворов солей = 7 Cl – , Br – , I – , NO 3 – , ClO 4 – ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙ Расчет рН 0,1 М раствора соли NH 4 Cl 15 , 5 10 lg0,7 – pH 10 7 , 0 1 , 0 10 5 ] H [ ] H [ ] NH [ ] O H ][ NH [ 5 - 5 10 г 2 4 3 3 г = ⋅ = ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ = = = − − + + + + соли соли C K С K КАТИОНЫ СЛАБЫХ ОСНОВАНИЙ Способны отдавать свой протон молекуле воды- растворителя рН среды растворов меньше 7 NH 4 + + H 2 O ' NH 3 + H 3 O + 10 NH г 10 5 3 − ⋅ ≈ =
K K в H + КАТИОНЫ СЛАБЫХ ОСНОВАНИЙ Cu 2+ , Fe 3+ Cr 3+ , Al 3+ Способны отдавать протон молекулы гидратной оболочки молекуле воды- растворителя рН < 7 КАТИОНЫ СИЛЬНЫХ ОСНОВАНИЙ Na + , K + Ag + , Ba 2+ Не способны отдавать протон молекулы гидратной оболочки молекуле воды- растворителя рН = 7 ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙ [Kt(H 2 O) n ] m+ (r ↓, z↑ ) Δ
↑
Kat и H + (молекулы Н 2 О ) [Kt(H 2 O) n ] m+ + H 2 O ' [KtОН(H 2 O) n-1 ] (m-1)+ + H 3 O + H + 6 9 14 3 3 6 2 3 2 5 2 1 10 8 10 3 1 10 3 − − − − − + + + ⋅ ≈ ⋅ = = ⋅ = , ] [OH ] OH [ ] ) O H ( Al [ ] O H ][ ) O AlOH(H [ ) ) OH ( Al ( г K в K K Al(H 2 O) 6 3+ + H 2 O ' AlOH(H 2 O) 5 2+ + H 3 O + (1 ступень гидролиза) AlOH(H 2 O) 5 2+ + H 2 O ' Al(OH) 2 (H 2 O) 4 + + H 3 O + (2 ступень гидролиза) Al(OH) 2 (H 2 O) 4 + + H 2 O ' Al(OH) 3 ↓ + H 3 O + (3 ступень гидролиза) K г1 >> K г2 >> K г3 ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙ H + 6 9 14 3 3 6 2 3 2 5 2 1 10 8 10 3 1 10 3 − − − − − + + + ⋅ ≈ ⋅ = = ⋅ = , ] [OH ] OH [ ] ) O H ( Al [ ] O H ][ ) O AlOH(H [ ) ) OH ( Al ( г K в K K Al(H 2 O) 6 3+ + H 2 O ' AlOH(H 2 O) 5 2+ + H 3 O + (1 ступень гидролиза) ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙ H + Расчет рН 0,1 М раствора AlCl 3 3,05 рН 10 89 , 0 1 , 0 10 8 ] [H ] [H ] Al [ ] H ][ AlOH [ 3 6 Al г Al .) ( 2 3 2 1 г 3 3 = ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ = = = − − + + + + + + +
K С K исх An – + H 2 O ' HAn + OH – Kt + + H 2 O ' KtOH + H 3 O + ) HAn ( ) An ( г ] An [ ] OH ][ HAn [ K в K K == = − −
KtOH ( 3 ) Kt ( г ] Kt [ ] O H ][ [KtOH K в K K == = + +
K (кислоты) K (основания) K г (An) K г (Kt) pH СH 3 COONH 4 1,8 ⋅10 –5 = 1,8 ⋅10 –5 5,6 ⋅10 –10 = 5,6 ⋅10 –10 7 HCOONH 4 1,8 ⋅10 –4 > 1,8 ⋅10 –5 5,6 ⋅10 –11 < 5,6 ⋅10 –10 < 7 NH 4 CN 6,2 ⋅10 –10 < 1,8 ⋅10 –5 1,6 ⋅10 –3 > 5,6 ⋅10 –10 > 7 ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ СОЛЕЙ Из-за гидролиза нельзя получить растворы солей очень слабых, летучих или нерастворимых кислот и оснований при растворении : Al 2 S 3 (к) + H 2 O = Al(OH) 3 ↓ + H 2 S(г) ↑
: 3Na 2 CO 3 + 2FeCl 3 + 3H 2 O = 2Fe(OH) 3 ↓ + 3CO 2 ↑ + 6NaCl 3CO 3 2– + 2Fe 3+ + 3H 2 O = 2Fe(OH) 3 ↓ + 3CO 2 ↑
Зависимость h от C иона C иона K
г const h L C иона L
г const hK Т K
г K
K
L
г L
L
− ν ν =
Δ Η ≈
60 кДж Δ Η ≈ –10 ÷ +10 кДж .) .( г осн кисл в K K K =
иона иона С K h С h K h h С h K г г г = = << − = 2 2 1 1 ВЫВОДЫ 1.Гидролизу подвергаются ионы, а не молекулы. 2.Равновесие гидролиза (обычно, но не всегда) смещено в сторону исходных веществ. 3.Чем слабее кислота или основание, образующие соль, тем больше значение константы гидролиза и тем сильнее рН раствора отличается от 7. 4. Гидролиз катиона слабого основания и гидролиз аниона многоосновной кислоты идет преимущественно по первой ступени. 5.рН растворов солей, образованных катионом слабого основания и анионом слабой кислоты, определяется соотношением констант диссоциации этой кислоты и этого основания. 6.Нельзя получить растворы солей, образованных очень слабыми, нерастворимыми или летучими кислотами и основаниями. 7. Гидролиз усиливается при разбавлении и нагревании. БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ Две соли одной кислоты KH 2 PO 4 + K 2 HPO
4 Две соли одной кислоты KH 2 PO 4 + K 2 HPO
4 Слабое основание + его соль NH 3 + NH 4 Cl Слабое основание + его соль NH 3 + NH 4 Cl БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ Растворы, рН которых незначительно изменяется при разбавлении или при добавлении к ним сильной кислоты или сильного основания, называют буферными. Слабая кислота + ее соль CH 3 COOH +СH 3 COONa Слабая кислота + ее соль CH 3 COOH +СH 3 COONa С (NH 3 ) =
О NH 4 Cl J NH 4 + + Cl – NH 3 + H 2 O ' NH 4 + + OH – ] [NH ] ][OH [NH 3 4 ) 3 (NH − + = K ] [NH ] [NH ] OH [ 4 3 ) 3 (NH + ⋅ = K - С ( NH 4 Cl) =
(NH 4 + ) =
С ] NH [ ] NH [ lg lg рОH 4 3 ) 3 (NH + − − =
РАСЧЕТ рН АММИАЧНОГО БУФЕРНОГО РАСТВОРА (NH 3 + NH 4 Cl) C О = С С 25 , 9 p 14 рH = − = o K [NH 3 ] = C О [NH 4 + ] = C С c o C C K K lg p 14 ] NH [ ] NH [ lg р 14 рH ) 3 (NH ) 3 (NH 4 3 + − = + − = +
С (NH 3 ) =
О NH 4 Cl J NH 4 + + Cl – NH 3 + H 2 O ' NH 4 + + OH – С ( NH 4 Cl) =
(NH 4 + ) =
С БУФЕРНОЕ ДЕЙСТВИЕ H + + OH – = H 2 O [NH 4 + ] = 0,1 + 0,01 = 0,11 М [NH 3 ] = 0,1 – 0,01 = 0,09 М 0,01 моль HCl 16 9 11 0 09 0 75 4 14 , , , lg , рH = + − =
– + NH 4 + = NH 3 + H 2 O [NH 3 ] = 0,1 + 0,01 = 0,11 М [NH 4 + ] = 0,1 – 0,01 = 0,09 М 1 л буфера (0,1 моль NH 3 + 0,1 моль NH 4 Cl) рН = 9,25 0,01 моль NaOH 34 9 09 0 11 0 75 4 14 , , , lg , рH = + − =
NH [ ] NH [ lg р 14 рH 4 3 ) 3 (NH + + − =
В насыщенном растворе сильного электролита Kt n An m (к) ' nKt +p + mAn –q Для малорастворимого электролита m n q p a a K − + ⋅ =
Kt ] An [ ,] [ An Kt Kt -q p -q p a a = = + +
В насыщенном растворе малорастворимого сильного электролита произведение концентраций ионов в степенях, соответствующих их стехиометрическим коэффициентам, величина постоянная. Эта величина называется произведением растворимости ПР (табулированы) ПР(CaF 2 ) = [Ca 2+ ][F – ] 2 = 3,45 ⋅
–11 ПР(BaSO 4 ) = [Ba 2+ ][SO 4 2– ] = 1,08 ⋅
–10 ПР(Cu(OH) 2 ) = [Cu 2+ ][OH – ] 2 = 2,0 ⋅
–20 α →
ПР ] An [ ] Kt [ = ⋅ = +
-q n p K ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ Kt n An m(к) ' nKt +p + mAn –q m -q n p ] An [ ] Kt [ ПР ⋅ = + 0,1 М 0,1 М Pb(NO 3 ) 2 + 2NaCl = PbCl 2 ↓ + 2NaNO 3 Pb 2+ +2Cl – = PbCl 2 ↓ Pb 2+ = Cl – = 0,05 М 4 4 2 2 Cl 1 Pb 10 1,7 ПР 10 25 , 1 ) 05 , 0 ( 05 , 0 2 − − ⋅ = > ⋅ = ⋅ = ⋅ − + С С ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ Kt n An m(к) ' nKt +p + mAn –q m -q n p ] An [ ] Kt [ ПР ⋅ = + 4 4 2 2 Cl 1 Pb 10 1,7 ПР 10 25 , 1 ) 05 , 0 ( 05 , 0 2 − − ⋅ = > ⋅ = ⋅ = ⋅ − + С С Смещение равновесия в растворе над осадком ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ Kt n An m(к) ' nKt +p + mAn –q m -q n p ] An [ ] Kt [ ПР ⋅ = + 4 4 2 2 Cl 1 Pb 10 1,7 ПР 10 25 , 1 ) 05 , 0 ( 05 , 0 2 − − ⋅ = > ⋅ = ⋅ = ⋅
+ С С Смещение равновесия в растворе над осадком Document Outline
Download 0.52 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|