Lebedeva-l

5.2. РАСТВОРИМОСТЬ ВЕЩЕСТВ. НАСЫЩЕННЫЕ РАСТВОРЫ

Растворимость (S) вещества определяется концентрацией его насыщенного раствора. Обычно растворимость твердых веществ и жидкостей выражают значением коэффициента растворимости, т.е. массой вещества, растворяющегося при данных условиях в 100 г растворителя с образованием насыщенного раствора.

Растворимость газов характеризуют коэффициентом абсорбции, который выражает объем газа, растворяющегося в одном объеме растворителя с образованием насыщенного раствора. Согласно закону Ген-

ри: масса газа, растворяющегося при постоянной температуре в данном объеме жидкости, прямо про-

порциональна парциальному давлению газа. Из закона Генри следует, что объем растворяющегося газа (а значит, и коэффициент абсорбции) не зависит при данной температуре от парциального давления газа.

х = 100 52,4 / 47,6 = 110 г.

Таким образом, растворимость KNO3 при 60 °С составляет 110 г в 100 г Н2О.

П р и м е р 72. Коэффициенты абсорбции кислорода и азота при 0 °С равны соответственно 0,049 и 0,023. Газовую смесь, содержащую 20 % (об.) О2 и 80 % (об.) N2, взболтали с водой при 0 °С до получения насыщенного раствора. Определите f % (об.) растворенных в воде газов.

Решение. По условию задачи в 1 дм3 воды растворяется 49 см3 О2 и 23 см3 N2. Однако непосредственно сравнивать эти объемы нельзя, так как парциальные давления растворенных газов различны и составляют соответственно 0,2 и 0,8 от общего давления газовой смеси. Если принять последнее за единицу, то объемы растворенных азота и кислорода, приведенные к этому давлению, будут равны 49 0,2 = 9,8 см3 О2 и 23 0,8 = 18,4 см3 N2; общий объем растворенных газов составит, 9,8 + 18,4 = 28,2 см3

Находим f % (об.) каждого газа:

9,8 100/28,2 = 34,75 % (об.) О2 и 18,4 100/28,2 = 65,25 % (об.) N2.

П р и м е р 73. При охлаждении насыщенного при 100 °С раствора до 14 °С выкристаллизовалась соль массой 112 г. Сколько было взято воды и соли для перекристаллизации, если растворимость соли при 100 °С

равна 52,7 г, а при 14 °С – 7,9 г?

Решение. С учетом растворимости соли при 100 °С и 14 °С при охлаждении насыщенного раствора выкристаллизовывается (52,7 – 7,9) = 44,8 г соли / 100 г воды. Следовательно, для получения соли массой 112 г потребуется 112 100/44,8 = 250 г воды. При растворении 52,7 г при 100 °С и последующем охлаждении до 14 °С выкристаллизовывалось 44,8 г соли. Следовательно, для получения соли массой 112 г после перекристаллизации следует взять 52,7 112/44,8 = 131,75 г соли.

П р и м е р 74. Растворимость NH4Br при 30 °С равна 81,8 г. При охлаждении насыщенного при 30 °С раствора массой 300 г до 0 °С выпадает осадок массой 36,8 г. Определите растворимость соли при 0 °С.

Решение. С учетом растворимости бромида аммония при 30 °С масса раствора составит 100 + 81,8 = 181,8 г. Тогда масса соли в растворе массой 300 г будет равна 81,8 300 / 181,8 = 134,98 г, а масса воды (300 – 134,98) = 165,02 г.

Так как при охлаждении 300 г раствора до 0 °С выпадает соль массой 36,8 г, то в растворе останется бромид аммониямассой134,98 – 36,8 = 98,18 г и растворимость соли составит 98,18 100/165,02 = 59,5 г/100 г воды.

П р и м е р 75. Сколько граммов KNO3 выпадет в осадок при охлаждении насыщенного при 60 °С раствора массой 200 г до 0 °С, если растворимость соли при этих температурах составляет 110 г и 15 г, соответственно.

Решение. С учетом растворимости при 60 °С масса раствора составит 210 г, тогда в насыщенном растворе массой 200 г будет содержаться нитрат калия массой 110 200/210 = 104,76 г и вода массой (200 – 104,76) = 95,24 г. При охлаждении этого раствора до 0 °С с учетом растворимости при этих условиях в растворе останется соль массой 15 95,24/100 = 14,29 г.

Тогда при охлаждении раствора массой 200 г от 60 °С до 0 °С выпадает в осадок нитрат калия массой

(104,76 – 14,29) = 90, 47 г.

П р и м е р 76. Определите объем (н.у.) аммиака, выделившегося при нагревании насыщенного при 10 оС раствора аммиака массой 503,7 г до 50 оС. Растворимость аммиака при данных температурах равна 67,9 г и 22,9 г, соответственно.

Решение. Масса аммиака в насыщенном растворе при 10 °С массой 503,7 г с учетом растворимости соста-

вит: 63,9 503,7/163,9 = 208,67, а масса воды будет равна 503,7 – 208,67 = 295,03 г.

В воде массой 295,03 г при 50 °С за счет растворимости останется аммиака 22,9 295,03/100 = 67,56 г. При нагреваниивыделится208,67 – 67,56 = 141,11 г аммиака. Объем аммиака (н.у.) составит 141,11 22,4/17 = 185,93 дм3.

За д а ч и

430.Водный раствор сульфата цинка служит электролитом при получении этого металла. Растворимость в воде сульфата цинка при 30 °С составляет 61,3 г. Сколько воды потребуется для растворения при этой температуре сульфата цинка массой 1000 кг?

431.Растворимость NH4Cl при 50 °С равна 50 г. Определите концентрацию раствора NH4Cl в массовых долях (ω, %).

432.Определите растворимость KCl при 25 °С, если при этой температуре для насыщения воды массой 25,00 г требуетсясольмассой8,75 г.

433.Для очистки методом перекристаллизации калийная селитра массой 500 г растворена при нагревании

вводе массой 600 г. Полученный раствор охлажден до 0 °С. Растворимость КNO3 при 0 °С составляет 17 г. Какую массовую долю (ω, %) составляют при этом потери за счет растворимости соли? Определите выход чистой соли.

434.Растворимость KNO3 при 35 °С составляет 55 г. Какую массу соли следует взять для приготовления насыщенного при этой температуре раствора массой 60 г?

435.В насыщенном при 90 °С растворе K2Cr2O7 массовая доля соли составляет 45,2 %. Какова растворимость дихромата калия при данной температуре?

436.Сколько KCl выпадет в осадок при охлаждении насыщенного при 80 °С раствора массой 604,4 г до 20 °С, если растворимость при этих температурах составляет 51,1 г и 34,0 г, соответственно.

437.Сколько AgNO3 выпадет в осадок при охлаждении насыщенного при 60 °С раствора массой 2,5 кг до 10 °С, если растворимость при этих температурах составляет 525 г и 170 г, соответственно.

438.Растворимость бромида марганца при 0 °С составляет 127 г. Массовая доля (ω, %) этой соли в насыщенном растворе при 40 °С равна 62,8 %. Насыщенный при 0 °С раствор массой 250 г нагрели до 40 °С. Какую массу соли можно дополнительно растворить в этом растворе?

439.При некоторой температуре растворимость H2S в спирте (ρ = 0,8 г/см3) выражается объемным соотношением 10 : 1. Найдите массовую долю (%) H2S в таком растворе.

440.Растворимость в воде О2 и N2 выражается соответственно объемным соотношением 1 : 0,048 и 1 : 0,024.

Вычислите объемные доли (ϕ, %) кислорода и азота, содержащихся в воздухе, растворенном в воде.

441.При охлаждении насыщенного при 100 °С раствора NaNO3 до 20 °C выделилась соль массой 120 г. Сколько соли и воды было взято для перекристаллизации, если растворимость NaNO3 при указанных температурах составляет 176 г и 88 г, соответственно?

442.При некоторой температуре был растворен NH4Cl массой 300 г в воде массой 500 г. Вычислите массу

хлорида аммония, которая выделится из раствора при охлаждении его до 50 °С. Растворимость NH4Cl при 50 °С составляет 50 г.

443.Массовая доля сульфата калия в насыщенном при 10 °С водном растворе равна 8,44 %. Вычислите растворимость сульфата калия при этой температуре.

444.Растворимость KMnO4 при 20 °С составляет 6,3 г на 100 г воды. Определите концентрацию KMnO4

(ω, % и сm).

5.3. НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ

П р и м е р 77. При 25 °С давление насыщенного пара воды составляет 3,166 кПа (23,75 мм рт. ст.). Определите при той же температуре давление насыщенного пара над 5%-ным водным раствором карбамида

CO(NH2)2.

Решение. Для расчета по формуле

нужно вычислить мольную долю растворителя N1. В 100 г раствора содержится 5 г карбамида (мольная масса 60 г/моль) и 95 г воды (мольная масса 18 г/моль). Количество карбамида и воды соответственно равно:

ν2 = 5/60 = 0,083 моль; ν1 = 95/18 = 5,278 моль.

Находим мольную долю воды:

N1 = ν1/(ν1 + ν2) = 5,278/(5,278 + 0,083) = 5,278/5,361 = 0,985.

Следовательно,

P1 = 0,985 3,166 = 3,119 кПа (или 23,31 мм рт. ст.).

П р и м е р 78. Рассчитайте, при какой температуре должен кристаллизоваться раствор, содержащий в 250 г воды 54 г глюкозы C6H12O6.

Решение. М(С6Н12О6) = 180 г/моль. По формуле (5.1.2) определим моляльность раствора:

сm = 54 1000/180 250 = 1,2 моль /1000 г воды.

По формуле

находим

∆tкрист = 1,86 1,20 = 2,23°.

Следовательно, раствор будет кристаллизоваться при – 2,23 °С.

П р и м е р 79. Раствор, содержащий 8 г некоторого вещества в 100 г диэтилового эфира, кипит при 36,86 °С, тогда как чистый эфир кипит при 35,60 °С. Определите молекулярную массу растворенного вещества.

Решение. Из условия задачи находим

∆tкип = 36,86 – 35,60 = 1,26°.

По уравнению ∆tкип = Kэб сm определяем моляльность раствора:

1,26 = 2,02 сm; сm = 1,26/2,02 = 0,624 моля на 1000 г эфира.

Мольную массу вещества найдем из соотношения (5.1.2):

Молекулярная масса растворенного вещества равна 128,2 а.е.м.

П р и м е р 80. Определите молекулярную массу неэлектролита, если его навеска массой 17,64 г была растворена в воде и объем раствора доведен до 1000 см3. Измеренное осмотическое давление раствора оказалось равным 2,38 105 Па при 20 °С.

Решение. Подставляя экспериментальные данные в уравнение Вант-Гоффа

П р и м е р 81. Навеска вещества массой 12,42 г растворена в 500 см3 воды. Давление пара полученного раствора при 20 °С равно 3732,7 Па. Давление пара воды при той же температуре равно 3742 Па. Рассчитайте мольную массу растворенного вещества.

Решение. Пользуясь законом Рауля

и учитывая условия задачи, получим

∆P = 3742 – 3732,7 = 9,3 Па; ν2 = 500/18 = 27,78 моль;

тогда число молей (ν1) растворенного вещества будет равно

∆Pν2 / P0 = 9,3 27,78/3742 = 0,069 моль.

Поскольку ν1 = m / M, то M = m / ν1 = 12,42/0,069 = 180 г/моль.

П р и м е р 82. Чему равно при 0 °С осмотическое давление растворов неэлектролитов молярных концен-

траций: 0,100; 0,800; 0,025 моль/дм3?

Решение. Так как все растворы неэлектролитов молярной концентрации 1 моль/дм3 имеют одинаковое осмотическое давление, равное 22,7 105 Па при 0 °С, то осмотическое давление растворов неэлектролитов заданных концентраций будет равно 2,27 105; 1,82 106; 2,67 104 Па, соответственно.

П р и м е р 83. Раствор, содержащий 0,85 г хлорида цинка в 125 г воды, кристаллизуется при –0,23 °С. Определите кажущуюся степень диссоциации ZnCl2.

Решение. Найдем моляльную концентрацию (сm) соли в растворе. Поскольку мольная масса ZnCl2 равна

136,3 г/моль, то

сm = 0,85 1000/136,3 125 = 0,050 моль на 1000 г Н2О.

Теперь определим понижение температуры кристаллизации без учета диссоциации электролита (криоскопическая постоянная воды равна 1,86):

∆tкрист.выч = Kкр сm = 1,86 0,050 = 0,093°.

Сравнивая найденное значение с экспериментально определенным понижением температуры кристаллизации, вычисляем изотонический коэффициент i:

П р и м е р 84. При растворении гидроксида натрия массой 12 г в воде массой 100 г температура кипения повысилась на 2,65°. Определите степень диссоциации (%) гидрокcида натрия.

или

i = ∆tкип / Kэб сm = 2,65 40 100 / 0,52 12 1000 = 1,70. Тогда α = (i – 1) / (n – 1) = (1,70 – 1) / (2 – 1) = 0,70 или 70 %.

Эбуллиоскопическая и криоскопическая константы зависят только от природы растворителя. Значения этих констант для некоторых растворителей представлены в табл. 7.

Для определения силы кислоты ее необходимо записать в виде ЭОm(OH)n . Если m = 2…3, то кислота сильная, а если m = 0…1 – слабая. Например: H2SO4 – ЭO2(ОН)2 – сильная; Н2СО3 – СО(ОН)2 – слабая; НClО –

Cl(OH) – слабая; HClO2 – ClO(OH) – слабая; НClO3 – ClO2(OH) – сильная: Н3РО4 – РО(ОН)3 – слабая; HMnO4 – MnO3(OH) – сильная; Н2CrO4 – CrO2(OH)2 – сильная и т.д.

З а д а ч и Для решения задач данного раздела использовать значения величин из табл. 7.

445.Чему равно осмотическое давление раствора неэлектролита при 27 °С, если в 500 см3 раствора содержится 0,6 моль вещества?

446.Осмотическое давление раствора мочевины ((NН2)2СО) при 0 °С равно 6,8 105 Па. Найдите ее массу в

1дм3 раствора.

447.Неэлектролит массой 11,5 г содержится в 250 см3 раствора. Осмотическое давление этого раствора

при 17 °С равно 12,04 105 Па. Определите мольную массу неэлектролита.

448.Чему равно давление пара раствора содержащего: а) мочевину массой 2,4 г в воде массой 90,0 г;

б) глюкозу массой 27 г в 360 см3 воды?

Давление пара воды при той же температуре равно 157,3 кПа.

449. Каким будет давление пара раствора при 65 °С, если он содержит сахарозу массой 13,68 г в воде массой 90,00 г, а давление водяного пара при той же температуре равно 25,0 кПа?

479.Определите моляльность раствора бинарного электролита, если его водный раствор замерзает при – 0,31 °С, а степень диссоциации равна 66,5 %.

480.Кажущиеся степени диссоциации 0,1 М растворов CaCl2 и AlCl3 приблизительно одинаковые. Какой раствор будет замерзать при более низкой и кипеть при более высокой температуре?

481.Раствор KCl, моляльность которого равна 1 моль/кг, замерзает при –3,36 °С. Определите изотонический коэффициент и степень диссоциации (%).

482.Чему равен изотонический коэффициент для растворов бинарных электролитов при следующих значениях степени диссоциации: 1,0 %; 75,0 %?

483.Чему равен изотонический коэффициент 0,1 н раствора сульфата цинка, если экспериментально найденная степень диссоциации равна 40 %.

484.Определите концентрацию (моль-ионов) Na+ и SO24− в 250 см3 раствора, содержащего сульфат натрия массой 3,55 г, считая диссоциацию соли полной.

485.Чему равна концентрация (моль-ионов) Fe3+ и SO24− в 400 см3 раствора, содержащего сульфат желе-

за(III) массой 1,6 г, если считать диссоциацию соли полной?

486.Какой из растворов является слабым электролитом: BaCl2, H2CO3, NH4Cl, H2SO4?

487.Какой из растворов являетсясильнымэлектролитом: Н2О, Са(ОH)2, Cr(OH)3, Cu(OH)2?

488.Какой из растворов HJ, HBr, HCl, HF наиболее слабый электролит?

489.В воде объемом 1 дм3 растворили 1 моль кислоты. Какой из растворов имеет наибольшую концентрацию ионов водорода: муравьиной, уксусной, ортофосфорной или азотной кислот?

490.Как изменится степень диссоциации раствора уксусной кислоты при разбавлении водой?

491.Определите сумму коэффициентов в уравнении электролитической диссоциации:

а) двойной соли сульфат аммония-хрома(III);

5.4.ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ. БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ

Пр и м е р 85. Концентрация ионов водорода в растворе равна 4 10–3 моль/дм3. Определите рН раствора.

Решение.

pН = – lg [H+];

pН = – lg(4 10–3) = –lg4 – lg10–3 = 3 – lg4 = 3 – 0,6 = 2,40.

П р и м е р 86. Определите концентрацию ионов водорода в растворе, pН которого равен 4,60. Решение. Согласно условию задачи –lg[H+] = 4,60. Следовательно,

lg [H+] = – 4,60 = 5,40 .

Отсюда по таблице логарифмов находим: [Н+] = 2,5 10–5 моль/дм3.

П р и м е р 87. Чему равна концентрация гидроксид-ионов в растворе, pH которого равен 10,80? Решение. Из соотношения рН + рОН = 14 находим

pОН = 14 – рН = 14 – 10,80 = 3,20.

Отсюда – lg[OH–] = 3,20 или lg[OH–] = –3,20 = 4,80 .

Этому значению логарифма соответствует значение 6,31 10-4. Следовательно, [OH–] = 6,31 10–4 моль/дм3.

П р и м е р 88. Определите водородный показатель раствора, в 1 дм3 которого содержится гидроксид натрия массой 0,1 г. Диссоциацию щелочи считать полной.

Решение. Количество NaOH в 1 дм3 раствора составит

0,1/40 = 2,5 10–3 моль/дм3.

Следовательно, учитывая полную диссоциацию:

[ОН–] = 2,5 10–3 моль/дм3;

рОН = –lg (2,5 10–3) = 3 – lg2,5 = 3 – 0,4 = 2,6.

Так как рН + рОН = 14, то рН = 14 – 2,6 = 11,4.

П р и м е р 89. Вычислите водородный показатель раствора уксусной кислоты концентрации 0,01 моль/дм3, степень диссоциации которой равна 4,2 %.

[Н+] = αс = 0,042 0,01 = 4,2 10–4;

pH = –lg(4,2 10–4) = 4 – lg4,2 = 4 – 0,6 = 3,4.

П р и м е р 90. Определите степень диссоциации (%) и [Н+] по первой ступени диссоциации 0,1 М раствора H2S, если константа диссоциации H2S по первой ступени равна 6 10–8.

Решение.

[OH–] = с (KOH) = 0,05 моль/дм3; pOH = –lg [OH–] = –lg(5 10–2) = 2 – lg5 = 1,3;

pOH + pH = 14; pH = 14 – pOH = 14 – 1,3 = 12,7.

П р и м е р 92. Вычислите концентрацию ионов [H+] и pH 0,5 М раствора пропионовой кислоты

С2Н5СООН. Kд (С2Н5СООН) = 1,4 10–5.

Решение. С2Н5СООН – слабая кислота. Для слабых кислот [Н+] вычисляют по формуле (5.4.3). Тогда

[H+ ]= 1,4 10−5 0,5 = 0,7 10−5 = 2,6 10−3 моль/дм3;

рH = –lg [H+] = –lg (2,6 10–3) = 3 – lg2,6 = 2,58.

П р и м е р 93. К 80 см3 0,1 н раствора СН3СООН прибавили 20 см3 0,2 н раствора CH3COONa. Рассчитайте рН полученного раствора, если Кд (СН3СООН) = 1,78 10–5.

Решение. Объем раствора, полученного после сливания исходных растворов, равен

V = 80 + 20 = 100 см3;

ск = н (СH3COOH) V(СH3COOH)/Vраствора = 0,1 80/100 = 0,08 моль/дм3; сс = н (СH3COONa) V(СH3COONa)/Vраствора = 0,2 20/100 = 0,04 моль/дм3.

Для буферных растворов, образованных слабой кислотой и солью этой кислоты, [Н+] находят по формуле

[H+] = 1,78 10–5 0,08/0,04 = 3,56 10–5 моль/дм3; pH = –lg [H+]; pH = –lg (3,56 10–5) = 5 – lg3,56 = 4,45.

П р и м е р 94. Формиатный буферный раствор имеет рН = 2,75. Рассчитайте соотношение концентраций муравьиной кислоты и формиата натрия в этом растворе. Kд (НСООН) = 1,77 10–4.

Решение.

рН = 2,75; [Н+] = 10–2,75 = 10–3 100,25 = 1,77 10–3 моль/дм3.

Из формулы (5.4.4) следует, что

ск / сс = [H+] / Kк = 1,77 10–3 / 1,77 10–4 = 10 : 1.

За д а ч и

492.Сколько граммов гидроксида калия содержится в 10 дм3 раствора, водородный показатель которого

равен 11?

493.Водородный показатель (рН) одного раствора равен 2, а другого – 6. В 1 дм3 какого раствора концентрация ионов водорода больше и во сколько раз?

494.Укажите реакцию среды и найдите концентрацию [Н+] и [ОН–]-ионов в растворах, для которых рН ра-

вен:

а) 1,6; б) 10,5.

495. Вычислите рН растворов, в которых концентрация [Н+]-ионов равна (моль/дм3):

498.Вычислите рН 0,01 н. раствора уксусной кислоты, в котором степень диссоциации кислоты равна

0,042.

499.Вычислите рН следующих растворов слабых электролитов:

500.Чему равна молярная концентрация раствора уксусной кислоты, рН которой равен 5,2?

501.Определите молярную концентрацию раствора муравьиной кислоты (HCOOH), если α = 6 %, KНСООН

=1,86 10–4.

502.Найдите степень диссоциации (%) и [Н+] 0,1 М раствора СН3СООН, если константа диссоциации уксус-

нойкислотыравна1,8 10–5.

503.Вычислите [Н+] и рН 0,01 М и 0,05 н. растворов H2SO4.

504.Вычислите [Н+] и рН раствора H2SO4 с массовой долей кислоты 0,5 % (ρ = 1,00 г/см3).

505.Вычислите pH раствора гидроксида калия, если в 2 дм3 раствора содержится 1,12 г КОН.

506.Вычислите [H+] и pH 0,5 М раствора гидроксида аммония. Kд (NH4ОH) = 1,76 10–5.

507.Вычислите рН раствора, полученного при смешивании 500 см3 0,02 М CH3COOH с равным объемом

0,2 М CH3COOK.

508.Определите pH буферной смеси, содержащей равные объемы растворов NH4OH и NH4Cl с массовыми долями 5,0 %.

509.Вычислите в каком соотношении надо смешать ацетат натрия и уксусную кислоту, чтобы получить буферный раствор с pH = 5.

510.В каком водном растворе степень диссоциации наибольшая:

а) 0,1 М СН3СООН; б) 0,1 М НСООН; в) 0,1 М HCN?

511.Выведите формулу для расчета рН: а) ацетатной буферной смеси; б) аммиачной буферной смеси.

512.Вычислите молярную концентрацию раствора HCOOH, имеющего pH = 3.

5.5.ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

Пр и м е р 95. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: а) KCN, б)

Na2CO3, в) ZnSO4. Определите реакцию среды растворов этих солей.

Решение.

а) Цианид калия KCN – соль слабой одноосновной кислоты HCN и сильного гидроксида КОН. При растворении в воде молекулы KCN полностью диссоциируют на катионы К+ и анионы CN–. Катионы К+ не могут связывать ионы ОН– воды, так как КОН – сильный электролит. Анионы же CN– связывают ионы Н+ воды, образуя молекулы слабого электролита HСN. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

CN– + Н2О ↔ HCN + ОН–

или в молекулярной форме

KCN + H2O ↔ HCN + KOH.

В результате гидролиза в растворе появляется некоторый избыток ионов OH–, поэтому раствор KCN имеет щелочную реакцию (pH > 7).

б) Карбонат натрия Na2CO3 – соль слабой многоосновной кислоты и сильного гидроксида. В этом случае анионы соли CO32− , связывая водородные ионы воды, образуют анионы кислой соли НСО3− , а не молекулы

Н2СО3, так как ионы НСО3− диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Н2СО3. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

CO32− + Н2О ↔ НСО3− + ОН–

или в молекулярной форме

Na2СО3 + Н2О ↔ NaНСО3 + NaOH/

В растворе появляется избыток ионов OH–, поэтому раствор Na2CO3 имеет щелочную реакцию (pH > 7).

в) Сульфат цинка ZnSO4 – соль слабого многокислотного гидроксида Zn(OH)2 и сильной кислоты H2SO4. В этом случае катионы Zn2+ связывают гидроксильные ионы воды, образуя катионы основной соли ZnOH+. Образование молекул Zn(OH)2 не происходит, так как ионы ZnOH+ диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Zn(OH)2. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионномолекулярное уравнение гидролиза

Zn2+ + Н2О ↔ ZnOH+ + Н+

или в молекулярной форме

2ZnSO4 + 2Н2О ↔ (ZnOH)2SO4 + Н2SO4.

В растворе появляется избыток ионов водорода, поэтому раствор ZnSO4 имеет кислую реакцию (pH < 7). П р и м е р 96. Какие продукты образуются при смешивании растворов Al(NO3)3 и K2CO3? Составьте

ионно-молекулярное и молекулярное уравнение реакции.

Решение. Соль Al(NO3)3 гидролизуется по катиону, а K2CO3 – по аниону: Al3+ + Н2О ↔ AlOH2+ + Н+;

CO32− + Н2О ↔ НСО3− + OН–.

Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идет взаимное усиление гидролиза каждой из них, так как ионы H+ и OH- образуют молекулу слабого электролита H2O. При этом гидролитическое равновесие сдвигается вправо и гидролиз каждой из взятых солей идет до конца с образованием Al(OH)3 и CO2(H2CO3). Ионно-молекулярное уравнение

2Al3+ + 3 CO32− + 3H2O = ↓2Al(OH)3 + 3CO2;

молекулярное уравнение

2Al(NO3)3 + 3K2CO3 + 3H2O = ↓2Al(OH)3 + 3CO2↑ + 6KNO3.

П р и м е р 97. Составьте уравнение реакций гидролиза Na2SO3. Определите, в какую сторону сместится равновесие, если к раствору этой соли добавить: а) NaOH; б) HCl; в) K2CO3; г) Al2(SO4)3.

Решение. Составим уравнение диссоциации Na2SO3:

Na2SO3 ↔ 2Na+ + SO32− .

Кислотным остатком слабой кислоты здесь является ион SO32− , следовательно, ионное уравнение гидролиза будет иметь вид

SO32− + НОН ↔ НSО3− + ОН–, рН > 7;

молекулярное уравнение гидролиза

Na2SO3 + НОН ↔ NaHSO3 + NaOH.

а) Так как в результате гидролиза сульфита натрия создается щелочная среда, согласно принципу ЛеШателье, при добавлении NaOH равновесие сместится в сторону исходных веществ.

б) При добавлении кислоты ионы Н+ и ОН– образуют воду, следовательно, концентрация ОН– понижается, и равновесие смещается в сторону образования продуктов реакции.

в) Чтобы определить, в какую сторону сместится равновесие при добавлении К2СО3, составим уравнение гидролиза этой соли и определим кислотность среды:

К2СО3 ↔ 2К+ + CO32− .