Всего на сайте:
236 тыс. 713 статей

Главная | Химия

Гидролиз солей.  Просмотрен 3430

  1. Растворы электролитов. Сильные и слабые электролиты. Степень электролитической диссоциации. Изотонический коэффициент.
  2. Теория элекролитической диссоциации. Физическая теория Аррениуса, химическая Менделеева и современный взгляд на диссоциацию.
  3. Ионное произведение воды. Водородный показатель как химическая характеристика.
  4. Гетерогенные равновесия в растворах электролитов. Произведение растворимости.
  5. Химическое равновесие на границе металл-раствор. Двойной электрический слой. Скачок потенциала. Водородный электрод сравнения. Ряд стандартных электродных потенциалов.
  6. Гальванические элементы. 2)Процессы на электродах. 3)ЭДС гальванического элемента.
  7. Обратимые источники электрической энергии. 2)Кислотные и щелочные аккумуляторы.
  8. Топливные элементы.
  9. Растворы
  10. Применение электролиза в промышленности.
  11. Электрохимическая коррозия металлов. 2)Основные виды электрохимической коррозии. 3)Процессы на электродах.
  12. Водородная и кислородная коррозия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОЛИЗА

Гидролиз - это химическая реакция ионного обмена между водой и растворённым в ней веществом с образованием слабого электролита. (В общем случае обменное взаимодействие растворённого вещества с растворителем носит название - сольволиз).

В большинстве случаев гидролиз сопровождается изменением pH раствора.

Большинство реакций гидролиза - обрати-мы:

Pb(NO3)2 + H2O => Pb(OH)(NO3) + HNO3

Na2HPO4 + H2O => NaH2PO4 + NaOH

Некоторые реакции гидролиза протекают необратимо:

Al2S3 + 6H2O => 2Al(OH)3¯ + 3H2S↑

Причиной гидролиза является взаимодействие ионов соли с молекулами воды из гидратной оболочки с образованием малодиссоциированных соединений или ионов.

Способность солей подвергаться гидролизу зависит от двух факторов:

1)свойств ионов, образующих соль;

2)внешних факторов.

Отсутствие гидролиза в растворах

Соли, образованные катионом сильного основания и анионом сильной кислоты (например, LiBr, K2SO4, NaClO4, BaCl , Ca(NO3)2 и др.) гидролизу не подвергаются, т.к. ни катион, ни анион соли не могут при взаимодействии с водой образовать молекулы слабых электролитов. Водные растворы таких солей имеют нейтральную реакцию среды (pH = 7). Практически не гидролизуются также и труднорастворимые соли (CaCO3, Mg3(PO4)2 и др.) из-за очень низкой концентрации ионов в водных растворах этих солей.

ГИДРОЛИЗ ПО КАТИОНУ

Соли слабого основания и сильной кислоты гидролизуются по катиону:

NH4Cl + H2O => NH4OH + HCl

В ионной форме:

NH4+ + H2O => NH4OH + H+

Гидролиз солей, образованных многовалентным катионом протекает ступенчато, через стадии образования основных солей:

1 ступень:

Al(NO3)3 + H2O => Al(OH)(NO3)2 + HNO3

Al3+ + H2O => [Al(OH)]2+ + H+

2 ступень:

Al(OH)(NO3)2 + H2O => Al(OH)2(NO3) + HNO3

[Al(OH)]2+ + H2O => [Al(OH)2]+ + H+

3 ступень:

Al(OH)2(NO3) + H2O => Al(OH)3 + HNO3

[Al(OH)2]+ + H2O => Al(OH)3 + H+

Гидролиз протекает достаточно сильно по первой ступени, слабо - по второй ступени и совсем слабо - по третьей ступени (ввиду накопления ионов водорода, процесс смещается в сторону исходных веществ). Более полному гидролизу способствует разбавление раствора и повышение температуры. (В этом случае можно учитывать гидролиз и по третьей ступени.). При гидролизе по катиону реакция раствора кислая pH < 7.

ГИДРОЛИЗ ПО АНИОНУ

Соли, образованные сильным основанием и слабой (ассоциированной) кислотой гидролизуются по аниону:

CH3COOK + H2O => CH3COOH + KOH

В ионной форме:

CH3COO- + H2O => CH3COOH +OH-

Соли многоосновных кислот гидролизуются ступенчато (с образованием кислых солей):

1 ступень:

K2CO3 + H2O => KHCO3 + KOH

CO2-3 + H2O => HCO3- + OH-

2 ступень:

KHCO3 + H2O => H2CO3+ KOH

HCO3- + H2O => H2CO3 + OH-

Первая ступень гидролиза протекает достаточно сильно, а вторая - слабо, о чём свидетельствует pH раствора карбоната и гидрокарбоната калия. (Лишь при сильном разбавлении и нагревании следует учитывать гидролиз образующейся кислой соли). Поскольку при взаимодействии с водой анионов слабых кислот образуются ионы OH-, водные растворы таких солей имеют щелочную реакцию (pH > 7).

ГИДРОЛИЗ ПО КАТИОНУ И АНИОНУ

Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой, гидролизуются и по катиону и по аниону:

CH3COONH4 + H2O => CH3COOH + NH4OH

или в ионной форме:

CH3COO- + NH4+ + H2O => CH3COOH + NH4OH

Гидролиз таких солей протекает очень сильно, поскольку в результате его образуются и слабое основание, и слабая кислота.

Реакция среды в этом случае зависит от сравнительной силы основания и кислоты, т.е. от их констант диссоциации (KD).

Если KD(основания) > KD(кислоты), то pH>7;

если KD(основания) < KD(кислоты), то pH<7.

В случае гидролиза CH3COONH4:

KD(NH4OH) = 6,3 ∙ 10-5; KD(CH3COOH)=1,8 ∙ 10-5

поэтому реакция водного раствора этой соли будет слабощелочной, почти нейтральной (pH = 7-8).

Если основание и кислота, образующие соль, являются не только слабыми электролитами, но и малорастворимы или неустойчивы и разлагаются с образованием летучих продуктов, то в этом случае гидролиз соли протекает необратимо:

Al2S3 + 6H2O => 2Al(OH)3¯ + 3H2S↑

Поэтому сульфид алюминия не может существовать в виде водных растворов, может быть получен только "сухим способом", например, из элементов при высокой температуре: 2Al + 3S=>(t) Al2S3

и должен храниться в герметических сосудах, исключающих попадание влаги.

РЕАКЦИИ ОБМЕНА, СОПРОВОЖДАЕ-МЫЕ ГИДРОЛИЗОМ

К числу таких реакций относятся взаимодействия солей двухвалентных катионов (кроме Ca2+, Sr2+, Ba2+) с водными растворами карбонатов натрия или калия, сопровождающиеся образованием осадков менее растворимых основных кар-бонатов

2Cu(NO3)2 + 2Na2CO3 + H2O => Cu2(OH)2CO3¯ + 4NaNO3 + CO2↑

А также реакции взаимодействия солей Al3+, Cr3+ и Fe3+ (*При взаимодействии водных растворов солей трёхвалентного железа с сульфидами щелочных металлов протекает окислительно-восстановительная реакция: 2Fe3+ + S2- => 2Fe2+ + S0) с водными растворами карбонатов и сульфидов щелочных металлов:

2AlCl + 3Na2CO3 + 3H2O => 2Al(OH)3¯ + 3CO2↑ + 6NaCl

Cr2(SO4)3 + 3Na2S + 6H2O => 2Cr(OH)3¯ + 3H2S↑ + 3Na2SO4

КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИ-СТИКИ РЕАКЦИИ ГИДРОЛИЗА

Степень гидролиза (h) - отношение числа гидролизованных молекул к общему числу растворённых молекул (выражается в процентах):

h = ([C]гидр. / [C]раств.) ∙ 100%

Степень гидролиза зависит от химической природы образующейся при гидролизе кислоты (основания) и будет тем больше, чем слабее кислота (основание) (в определённых равных условиях).

Предыдущая статья:Гетерогенные равновесия в растворах электролитов. Произведение растворимости. Следующая статья:Химическое равновесие на границе металл-раствор. Двойной электрический слой. Скачок потенциала. Водородный электрод сравнения. Ряд стандартных электродных потенциалов.
page speed (0.0098 sec, direct)