Связь между степенью и константой гидролиза соли

Если соль гидролизуется только по катиону или только по аниону, степень и константа гидролиза связаны между собой уравнением, аналогичным уравнению Оствальда:

.

В случае, когда общая концентрация соли в растворе достаточно велика и степень ее гидролиза h << 1, выражение константы гидролиза можно записать:

.

Отсюда:

Из последней формулы следует правило:

Чем меньше концентрация соли в растворе, тем больше степень ее гидролиза, тем сильнее гидролизуется данная соль и наоборот.

Если соль гидролизуется одновременно и по катиону и по аниону, то концентрация соли в растворе практически не влияет на степень ее гидролиза:

Рассмотренные выше количественные характеристики гидролиза солей позволяют рассчитывать примерные значения рН их растворов.

Пример 1.6.9. Вычислить рН раствора гидрофосфата калия, если его молярная концентрация составляет 2 моль/дм³.

Решение.

1. Гидрофосфат калия K₂HPO₄, образованный сильным основанием (KOH) и слабой кислотой (H₃PO₄), гидролизуется по аниону:

+ HOH ↔ H₂PO₄^– + OH^–.

Из-за образования ионов OH^– среда раствора должна быть щелочной (рН > 7).

2. Используя справочные значения констант диссоциации фосфорной кислоты (приложение 2), найдем величину константы гидролиза соли:

K_h(K₂HPO₄) =

3. Рассчитаем примерное значение степени гидролиза соли:

4. Найдём концентрации гидролизующейся соли и ее анионов, реагирующих с водой:

Поскольку то

=

= 2 моль/дм³ · 2,82 · 10^–4 = 5,64 · 10^–4 моль/дм³.

Из уравнения диссоциации соли

K₂HPO₄ → 2K⁺ + HPO₄^2–

видно, что концентрация реагирующих с водой ионов HPO₄^2– равна концентрации гидролизующейся соли:

= 5,64 · 10^–4 моль/дм³.

5. Найдём рН раствора:

Из уравнения гидролиза следует, что концентрация ионов ОН^– в растворе равна концентрации реагирующих с водой ионов HPO₄^2–:

с(ОН)^– = = 5,64 · 10^–4 моль/дм³.

рОН = – lg с(ОН^– ) = – lg 5,64 · 10^–4 моль/дм³ = 3,25;

pH = 14 – pOH = 14 – 3,25 = 10,75.

Вопросы для самостоятельной подготовки

Растворы электролитов

1. В чем состоит сущность теории электролитической диссоциации?

2. Приведите примеры сильных и слабых электролитов. В чем заключается их главное различие?

3. Почему деление электролитов на сильные и слабые является в определенной мере условным?

4. Чем различаются механизмы электролитической диссоциации в водных растворах веществ с ионным и ковалентным типами связей?

5. Что такое диэлектрическая постоянная растворителя и каково ее влияние на процесс диссоциации?

6. Как можно количественно охарактеризовать процесс электролитической диссоциации?

7. Что характеризует константа диссоциации слабого электролита? От каких факторов зависит ее величина?

8. От каких факторов зависит величина степени диссоциации электролита? Что она характеризует? Является ли степень диссоциации для данного электролита постоянной величиной? Почему?

9. Какова связь между степенью диссоциации и концентрацией слабого электролита в растворе?

10. Почему для характеристики диссоциации сильных электролитов применяют термин «эффективная (кажущаяся) степень диссоциации»?

11. Что такое активность и коэффициент активности ионов?

12. Дайте определения кислот, оснований и солей с точки зрения теории электролитической диссоциации.

13. В какую сторону сместится равновесие диссоциации уксусной кислоты при добавлении в ее раствор:

а) ацетата натрия;

б) воды;

в) хлороводорода;

г) гидроксида натрия?

14. Добавлением каких веществ в водный раствор аммиака можно усилить или ослабить электролитическую диссоциацию гидрата аммиака в водном растворе?

15. Какие электролиты диссоциируют постадийно? Почему величины констант диссоциации на каждой последующей стадии резко уменьшаются?

Диссоциация воды. Водородный показатель

16. Какова взаимосвязь между концентрациями ионов гидроксония и гидроксид-ионов в чистой воде и водных растворах?

17. Что такое константа воды и чему она равна при 22 ^оС? Почему эта величина зависит от температуры?

18. Как рассчитываются водородный и гидроксидный показатели растворов? Что они характеризуют? Как они связаны между собой?

19. В каких единицах выражаются концентрации ионов при расчете рН (рОН)?

20. Какие вещества используются в качестве кислотно-основных индикаторов? Как и при каких значениях рН изменяется окраска лакмуса, фенолфталеина и метилового оранжевого?

21. Перечислите условия, при которых реакции с участием электролитов протекают в растворах практически до конца.

22. Напишите в молекулярной и ионно-молекулярных формах уравнения реакций в растворах между:

а) углекислым газом, водой и карбонатом натрия;

б) фосфатом аммония и гидроксидом кальция (изб.);

в) сульфатом меди(II) и сероводородом;

г) алюминием и серной кислотой.

Гидролиз солей

23. Что такое гидролиз солей? Какие соли не гидролизуются?

24. Как влияют заряд и радиус ионов, входящих в состав соли, на ее гидролизуемость?

25. Каковы механизмы гидролиза солей по катиону и по аниону?

26. Какие соли и почему гидролизуются обратимо и практически по первой стадии?

27. Какие соли гидролизуются необратимо?

28. Что характеризует константа гидролиза соли? От каких факторов зависит ее величина?

29. Что характеризует степень гидролиза соли? От каких факторов зависит ее величина? Как она связана с константой гидролиза для солей разных типов?

30. Добавлением каких веществ можно ослабить или усилить процесс гидролиза хлорида цинка; карбоната калия? Напишите уравнения соответствующих процессов.

31. Какова среда водных растворов солей:

а) нитрата алюминия;

б) сульфида натрия;

в) гидрокарбоната кальция;

г) ацетата аммония?

Напишите соответствующие уравнения в ионно-молекулярных и в молекулярной формах.

32. Напишите математические выражения для констант гидролиза:

а) карбоната калия;

б) гидросульфида натрия;

в) сульфата аммония.

Произведение растворимости (Константа растворимости)

33. Что называется произведением растворимости (константой растворимости) малорастворимого сильного электролита?

34. Для каких веществ неприменимо понятие ПР?

35. Напишите математическое выражение ПР для фторида кальция. Изменится ли величина ПР(CaF₂) при добавлении в насыщенный раствор CaF₂, находящийся над его осадком, следующих веществ:

а) фторида калия;

б) хлорида кальция.

Как добавление этих веществ влияет на коэффициент растворимости CaF₂?

36. В каких единицах выражаются концентрации ионов при расчете величины ПР?

37. Каковы условия образования осадков малорастворимых сильных электролитов? Объясните, почему иногда при смешивании растворов нитрата свинца(II) и иодида калия осадок иодида свинца(II) не образуется, хотя в таблице растворимости он обозначен как малорастворимое вещество?

38. Сравнив соответствующие величины ПР, оцените возможность протекания реакций:

а) AgCl + KI = AgI + KCl, ПР(AgCl) = 1,8 ∙ 10^–10;

б) AgI + KCl = AgCl + KI, ПР(AgI) = 1,1∙ 10^–16;

39. Почему осадки солей слабых кислот обычно растворяются в сильных кислотах?

40. Почему сульфид меди(II), в отличие от сульфида марганца(II), нерастворим в соляной кислоте?