А) Гидролиз по катиону
Пусть KtAn – соль, гидролизующаяся по катиону, Ссоли (моль/л) – ее концентрация, КKtOH – константа диссоциации образующегося при гидролизе слабого электролита. 1. Константа гидролиза – Кгидр. Запишем в общем виде ионное уравнение обратимой реакции гидролиза: Kt+ + H2O Û KtOH + H+, константа равновесия этой реакции: , т.к. [Н2О] велика и может считаться постоянной, то Кравн × [Н2О] = Кгидр и тогда: (IV.1) Образующийся при гидролизе слабый электролит KtOH ионизирует по уравнению: KtOH Û Kt+ + OH- и константа его ионизации запишется: (IV.2) Выразим константу гидролиза через константу ионизации КKtOH. Для этого можно использовать искусственный прием, числитель и знаменатель выражения (IV.1) умножим на величину [ОН-]: (IV.3) а затем полученное выражение (IV.3) преобразуем, подставив в него значение константы ионизации (IV.2) и ионное произведение воды Кw = [Н+]·[ОН-]: (IV.4) Константа гидролиза соли, образованной катионом слабого основания и анионом сильной кислоты, равна отношению ионного произведения воды к константе ионизации слабого основания, образующегося в процессе гидролиза. 2. Степень гидролиза - hгидр. (IV.5) где Сгидр – концентрация прогидролизовавшейся соли, Ссоли – исходная концентрация соли (моль/л). Чтобы вычислить степень гидролиза, подставим в уравнение константы гидролиза (IV.1) значения [KtOH], [Н+] и [Kt+]. Концентрация образующегося основания [KtOH] равна концентрации ионов водорода [Н+] и концентрации прогидролизовавшейся части соли, т.е. [KtOH] = [Н+] = Сгидр = h·Ссоли, тогда концентрация непрогидролизовавшейся соли равна разности Ссоли - Ссоли·h = Ссоли(1- h). Подставляя полученные значения в уравнение константы гидролиза (IV.1) и преобразуя его, получим: ; ; ; (IV.6) или, если пренебречь величиной в знаменателе, т.к. h << 1, то можно записать: ; (IV.7) Степень гидролиза солей по катиону равно корню квадратному из отношения ионного произведения воды к константе ионизации основания, образующегося при гидролизе, и концентрации соли. Пользоваться приближенной формулой (IV.7) для вычисления степени гидролиза можно только для сравнительно слабо гидролизующихся соединений. Для всех остальных необходимо вести расчеты по формуле (IV.6). 3. Концентрация ионов водорода [Н+], рН раствора. Для обратимой реакции гидролиза по катиону: Kt+ + H2O Û KtOH + H+ запишем уравнение константы гидролиза: (IV.8) Из уравнения реакции видно, что [KtOH] = [H+], а равновесная концентрация непрогидролизовавшихся катионов равна разности исходной концентрации соли (Ссоли) и ее прогидролизовавшейся части (Ссоли·h), т.е. [Kt+] = Ссоли - Ссоли·h = Ссоли, т.к. h << 1 для сравнительно слабо гидролизующихся солей. Подставив найденные значения в выражение для Кгидр, получим: , отсюда (IV.9) или подставив значение Кгидр для солей этого типа, получим выражение для вычисления концентрации ионов водорода: (IV.10) Концентрация ионов водорода в растворах солей, гидролизующихся по катиону, равна корню квадратному из отношения произведения концентрации соли и ионного произведения воды к константе ионизации слабого основания, образующегося при гидролизе. По формуле (IV.10) можно проводить вычисления концентрации ионов водорода для солей, гидролизующихся по катиону. Для вычисления рН полученное выражение (IV.10) прологарифмируем и поменяем знаки на противоположные, т.к. рН = - lg[Н+]: (IV.11) т.к. при 25оС Kw = 10-14, то , а , следовательно, подставив эти значения в выражение (IV.11), получим: (IV.12) Зная рН и [Н+], при необходимости можно вычислить рОН и [ОН-] из соотношений: рОН = рКw – рН ; , при 25оС рОН = 14 – рН, а . Примеры расчетов даны в §10. Решение типовых задач.
Б) Гидролиз по аниону Вывод формул для вычисления константы гидролиза - Кгидр, степени гидролиза - hгидр, концентрации ионов гидроксила - [ОН-], концентрации ионов водорода - [Н+] и рН можно осуществить аналогично случаю гидролиза по катиону, рассмотренному выше: An- + H2O Û HAn + OH- ; ; (IV.13) 1. Константа гидролиза по аниону - Кгидр: ; НAn Û H+ + An-; ; (IV.14) Константа гидролиза соли, образованной катионом сильного основания и анионом слабой кислоты (гидролиз по аниону), равна отношению ионного произведения воды к константе ионизации слабой кислоты, образующейся в результате гидролиза. 2. Концентрация ионов водорода [Н+] и рН. Для вычисления концентрации ионов водорода из выражения для константы гидролиза выведем формулу для расчета концентрации ионов гидроксила [ОН-] и подставим ее в выражение: (IV.15) Запишем константу гидролиза соли KtAn по аниону: . Равновесная концентрация образующегося электролита [НAn] и концентрация прогидролизовавшейся части соли равны концентрации ионов гидроксила: [НAn] = Сгидр = [ОН-], а равновесная концентрация анионов соли, оставшихся непрогидролизовавшимися, равна: [An-] = Ссоли - Сгидр = Ссоли - [ОН-]. Подставив значение [НAn] и [An-] в выражение константы гидролиза (IV.13), получаем: (IV.16) Для слабогидролизующихся солей с достаточной для практических расчетов степенью точности можно пренебречь значением концентрации ионов гидроксила [ОН-] в знаменателе, и тогда выражение (IV.16) запишется: , отсюда получаем формулу для расчета [ОН-]: , или т.к. , то (IV.17) Более общепринято выражать реакцию среды через концентрацию ионов водорода и рН, поэтому, подставив в формулу (IV.13) значение [ОН-] и Кгидр, после соответствующих преобразований, получим: ; (IV.18) Формулу для расчета рН выведем, прологарифмировав выражение (IV.18) и изменив знаки на противоположные: ; ; (IV.19) (IV.20) Формулу (IV.19) и (IV.20) можно вывести иначе. Сначала прологарифмировать выражение (IV.17), получить рОН, а затем вычесть рОН из pKw: рН = 14 – рОН. 3. Степень гидролиза - hгидр Формулу для вычисления степени гидролиза соли по аниону выводим, действуя аналогично тому, как и в случае гидролиза по катиону. Можно воспользоваться формулой: (IV.5) Т.к. концентрация прогидролизовавшейся части соли равна концентрации ионов гидроксила (уравнение реакции гидролиза), то, подставляя (IV.17) в (IV.5) и проведя ряд преобразований, получим: ; (IV.21) Степень гидролиза по аниону равна корню квадратному из отношения ионного произведения воды к произведению концентрации соли на константу ионизации образующейся при гидролизе кислоты.
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1068)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |