Факторы, влияющие на степень гидролиза

 

Для усиления или подавления гидролиза можно использовать химические и физические способы.

Химические способы основаны на изменении концентраций веществ, находящихся в равновесии. Если в раствор гидролизующейся соли ввести реагент, связывающий образующиеся при гидролизе ионы H⁺ и ОН^-, то, в соответствии с принципом Ле Шателье, равновесие смещается в сторону усиления гидролиза; в результате гидролиз может протекать полностью до образования его конечных продуктов. Аналогичное действие оказывает добавление в раствор воды -разбавление наиболее простой способ усиления гидролиза.

Физическим способом равновесие при гидролизе может быть смещено путём изменения температуры. Обратный гидролизу процесс - реакция нейтрализации - протекает с выделением теплоты, а гидролиз представляет собой эндотермический процесс. Поэтому повышение температуры ведет к усилению гидролиза, а понижение - к ослаблению.

Реакции взаимного усиления гидролиза

Реакцию дающую точно такие же продукты, как и в предыдущем примере можно провести другим способом. Если взять раствор хлорида алюминия и добавить к нему раствор сульфида натрия, то вместо ожидаемого сульфида алюминия мы получим осадок гидроксида алюминия и сероводород:

2 А1С1з + 3 Na₂S + 6 Н₂O = 2 А1(0Н)₃ + 3 H₂S + 6 NaCl

2 А1³⁺ + 6 Cl^- + 6Na⁺+3 S^2- + 6 H₂O = 2 A1(OH)₃+3 H₂S + 6Na⁺ + 6 Сl^-

2 Al³⁺ +3 S²- + 6 H₂O = 2 A1(OH)₃+ 3 H₂S

Такие реакции называются реакциями взаимного усиления гидролиза. В растворах AlCl₃ и Na₂S по отдельности устанавливаются равновесия:

Al³⁺ + H₂O ↔ AlOH²⁺ + H⁺

S^2- + H₂O ↔ HS⁺ + OH^-

При смешивании этих растворов протоны связываются гидроксид-ионами в молекулу воды и равновесие, в соответствии с принципом Ле Шателье, смещается вправо. Тоже самое происходит с последующими ступенями гидролиза катиона. В результате гидролиз катиона алюминия и сульфидного аниона проходит практически до конца. Поэтому в уравнениях гидролиза таких солей между исходными веществами и продуктами реакции ставят знак "=" или "→”. Приведем еще один пример подобной реакции:

Na₂SiO₃ + 2 NH₄CI + 2Н₂О = H₂SiO₃ + 2NH₄OH + 2NaCl

2Na⁺ + SiO₃^2- + 2NH₄⁺ +2Сl^- + 2H₂O = H₂SiO₃ +2NH₄OH + 2Na⁺ + 2Сl^-

SiO₃^2- + 2 NH₄⁺ + 2H₂O = H₂SiO₃+ 2 NH₄OH

Лабораторный практикум.

«Качественные реакции на V и VI группы катионов

Кислотно-основной классификации»

 

V группа катионов

Групповым реагентом на катионы V группы является 2М раствор щелочи (NаОН или КОН). Щелочи осаждают катионы из растворов в виде гидрокcидов металлов, растворимых в разбавленных сильных кислотах, но не растворимых в избытке щелочей и в растворах аммиака.

 

РЕАКЦИИ КАТИОНОВ МАГНИЯ

1. Действие NaOH (групповой реагент).

Mg²⁺ + 2NaOH →Mg(OH)₂

ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЫТА.

К 3 каплям соли Mg²⁺ прибавить столько же капель NaOH. При этом выпадает белый аморфный осадок Mg(OH)₂.

 

2. Действие гидрофосфата натрия. (Реакция фармакопейная).

Гидрофосфат натрия образует с солями магния в присутствии NH₄OH и NH₄Cl белый кристаллический осадок фосфата магния и аммония MgNH₄PO₄, pacтвopимoro в минеральных кислотах и СНзСООН.

Mg(NO₃)₂ + Na₂HPO₄ + NH₄OH → MgNH₄PO₄ + 2NaNO₃ + Н₂О

ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЫТА

В пробирку поместить З капли Mg(NO₃)₂, 4 капли 2М раствора НС1 и 2 капли Na₂HPO₄.Затем прибавить 1 каплю фенолфталеина и по одной капле 2М раствора NH₄OH, перемешивая до образования розовой окраски раствора. Сначала аммиак нейтрализует кислоту с образованием NH₄CI, которая нужна для предупреждения выпадения в осадок Mg(OH)₂. Когда нейтрализация закончится, начинается выпадение кристаллического осадка MgNH₄PO₃.

Определению магния по данной реакции мешают ионы Sr²⁺, Ba²⁺, Fe³⁺, Al³⁺, Cr³⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Co²⁺.

3. Действие 8-оксихинолина (C₉H₆NOH).

Оксихинолин образует с аммиачными растворами солей магния зеленовато-желтый кристаллический осадок оксихинолината магния Mg(C₉H₆NOH)₂.

Mg(NO₃)₂ + 2С₉Н₆NОН → Mg(С₉H₆NOH)₂ + 2HNO₃

ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЫТА

К 2 каплям раствора соли магния Mg(NO₃)₂ прибавить по капле растворов NH₄CI и NH₄OH, а затем добавить три капли спиртового раствора оксихинолина, при этом выпадает зеленовато-желтый кристаллический осадок. Осаждение происходит только при рН =8 - 10.

 

РЕАКЦИИ КАТИОНОВ МАРГАНЦА

1. Действие щелочей.

С ионами Мn²⁺ едкие щелочи образуют гидроокись - осадок белого цвета, не растворимый в избытке щелочи.

Мn²⁺ + 2OН^- → Мn(ОН)₂

ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЫТА

В пробирку поместить 3 капли раствора соли Мn²⁺ и добавить 3 капли КОН или NaOH.

2.Действие Н₂О₂ в щелочной среде.

Перекись водорода в щелочной среде окисляет Мn²⁺ до Н₂МnОз.

Мn(ОН)₂ + Н₂O₂ → Н₂МnO₃ + Н₂O

ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЫТА

К 2-3 каплям раствора Mn(NO₃)₂ прилить 3 капли 6%-ного раствора Н₂О₂ и столько же 6М NaOH. Содержимое пробирки нагрейте. Выделяется коричневый осадок Н₂МnОз.

 

РЕАКЦИИ КАТИОНОВ ЖЕЛЕЗА (II)

1.Реакция с едкими щелочами.

С ионами железа (II) образуют гидроксид железа Fе(ОH)₂, осадок зеленого цвета, буреющийна воздухе вследствие окисления кислородом воздуха Fe(OH)₃.

 

2.Реакция с K₃[Fe(CN)₆] –гексацианоферрат (III) калия

(реакция фармокопейная)

3FeSO₄ = 2K₃[Fe(CN)₆] → 3K₂SO₄ + Fe₃[Fe(CN)₆]₂

ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЫТ

К 3 каплям соли Fe²⁺ прибавить 2 капли HCI и 2 капли K₃[Fe(CN)₆]. Образуется синий осадок турнбулевой сини.

 

3. Действие диметилглиоксима (реактива Чугаева)

Реактив Чугаева с ионами Fe²⁺ дают растворимую в воде внутрикомплексную соль розово-красного цвета.

ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЫТА

В пробирку прилить 3 капли соли Fe²⁺, 2 капли винной кислоты, 2-3 капли NН₄OH и 2 - 3 капли спиртового раствора диметилглиоксима. Образуется растворимое комплексное соединение диметилглиоксимата железа (II) красно-розового цвета.

Реакция мешают ионы Fe²⁺, Ni²⁺, поэтому Fe³⁺ связывают в комплексное соединение с винной кислотой, a Ni ²⁺ при помощи KCN переводят комплексный ион [Ni(CN)₄]^2-

 

РЕАКЦИИ КАТИОНОВ ЖЕЛЕЗА (III)

1. Гидроксиды щелочных металлов образуют с ионами Fe³⁺, бурый осадок Fe(OH)₃. Осадок нерастворим в избытке щелочей.

 

2.Действие гексацианоферрата калия K₄[Fe(CN)₆]

Гексацианоферрата калия образует с ионами Fe³⁺ темно-синий осадок берлинской лазури.

4FeCI₃ + 3K₄[Fe(CN)₆] → 12KCI + Fe₄[Fe(CN)₆]

ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЫТА

В пробирку поместить 4 капли FeCl₃, 2 капли HCI

и 3 капли K₄[Fe(CN)₆]. При этом выпадает темно – синий осадок берлинской лазури.

 

3. Действие роданида аммония (NH₄CNS)

Роданид-ион образует с ионами Fe³⁺ кроваво – красный раствор Fe(CNS)₃.

FeCl₃ + 3NH₄CNS → Fe(CNS)₃ + 3NH₄Cl

ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЫТА

К 4 каплям FeCl3 прибавить 2-3 капли воды, затем 2 капли NH₄CNS; при этом образуется кроваво – красный цвет раствора. К этому же раствору прибавьте фосфорную, щавельную, винную или лимонную кислоту, красная краска исчезает, вследствие образования комплексного соединения.

РЕАКЦИИ КАТИОНОВ ВИСМУТА

1.Гидролиз солей висмута. Соли висмута подвергаются гидролизу, при этом выпадает белый осадок основной соли висмута, которая неустойчива и быстро переходит в хлорид висмутила BiOC1.

BiCl₃ + 2H₂O → Bi(OH)₂Cl↓ + 2HCl

Bi (OH)₂Cl → BiOCl↓ + H₂O

осадок BiOCl растворим в минеральных кислотах и нерастворим в винной кислоте.

ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЫТА

В пробирку поместить 3 капли раствора соли висмута BiCl или Вi(NОз)з + NH₄CI и разбавить 4-кратным избытком дистиллированной воды. При этом выпадает белый осадок BiOCl.

 

2.Восстановление SnCl₂. SnCl₂ восстанавливает Bi³⁺ до металлического висмута, выпадающего в виде черного осадка:

SnCl₂ + 4NaOH → Na₂SnO₂ + 2NaCl + 2H₂O
Bi(NO₃)₃ + 3NaOH → Bi(OH)₃↓ + 3NaNO₃
Bi(OH)₃ + 3Na₂SnO₂ → Bi↓ + 3Na₂SnO₃ + 3H₂O
Раствор соли олова должен быть свежеприготовленным.

 

3.Реакция с сульфидом натрия (Реакция фармокопейная).

Сульфид натрия Na₂S в кислой среде дает с солями висмута (III) коричнево-черный осадок Вi₂S₃:

2Bi³⁺ + 3S^2- → Bi₂S₃

Bi₂S₃ + 8HNO₃ → 2Bi(NO₃)₃ + 2NO + S + 4H₂O

VI гpyппа катионов

 

Действие группового реагента NH₄OH.

При взаимодействии катионов данной группы с раствором аммиака в эквивалентных количествах образуются различного различного цвета осадки основных солей, гидроксидов и амидокомплексов. В избытке NH₄OH осадки растворяются с образованием различной окраски аминокомплексов.

РЕАКЦИИ КАТИОНОВ МЕДИ (II)

1. Действие группового реагента.

Водный раствор NH₄OH, взятый в эквивалентном количестве, c солями меди образует голубовато-зеленый осадок основной соли. В избытке аммиака осадок растворяется с образованием амминокомплекса синего

цвета

2 CuSО₄ + 2 NH₄OH → (CuOH)₂SО₄ ↓ + (NH₄)₂SO₄

(CuOH)₂SО₄ +8NH₄OH → 2 [Cu(NH₃)₄]²⁺ + SO₄^2- + 2ОH^- +8H₂O

ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЫТА

В пробирку поместить 3 капли соли меди и прибавить 1- 2 капли 2М раствора NH₄OH. К полученному раствору прибавить при перемешивании несколько капель концентрированного раствора NH₄OH до растворения осадка.

 

2.Едкие щелочи NaOH и КОН образуют с катионами Сu²⁺ голубой
осадок Сu(ОН)₂:

Сu²⁺ + 2OH^- → Сu(ОН)₂↓

ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЫТА

К 4-5 каплям раствора CuSO₄ прибавить 3-4 капли 2М раствора NaOH. Осадок разделить на три части

а) первую часть прокипятить до появлении осадка СuО черного цвета,

б) ко второй части добавить 2-3 капли 2М раствора НС1 до растворения,

в) к 3 части добавить 2-3 капли 6М раствора NaOH. Написать уравнения к этим реакциям,

3.Гексацианоферрат калия (II) K₄[Fe(CN)₆] осаждает ион Сu²⁺ в виде гексацианоферрата (II) меди красно-бурого цвета:

2Сu²⁺ +[Fe(CN)₆]^4- → Cu₂[Fe(CN)₆] ↓

ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЫТА

К 2-3 каплям раствора CuSO₄ прибавить 1-2 капли реактива. Осадок разделить на две части:

а) к одной части прибавить 2-3 капли 2М раствора НСl. Осадок не растворяется.

б) К другой части прибавить 2-3 капли 2М раствора NaOН. Осадок разлагается с образованием Сu(ОН)2.

Cu₂[Fe(CN)₆] + 4NaOH → 2Cu(OH)₂ + Na₄[Fe(СN)₆]

 

4. Тиосульфат натрия Na₂S₂O₃ осаждает катионы меди в виде осадка CuS черного цвета.

CuSO₄ + Na₂S₂O₃ + H₂O → CuS ↓ +Nа₂SO₄ + H₂SO₄

ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЫТА

В пробирку поместить 2 — 3 капли раствора соли меди, прибавить 4-5 капель 1М раствора H2SO4 и 2 - 3 кристаллика Na₂S₂0₃. Перемешать и нагреть.

При избытке реактива подкисленный раствор соли меди обесцвечивается, вследствие образования тиосульфатного комплекса одновалентной меди. При нагревании комплекс разлагается с образованием темно-бурого осадка смеси Cu₂S с серой:

2CuS0₄ + 4Na₂S₂0₃ -> Cu₂S ↓ + S ↓ + 3Na₂S0₄ + Na₂S₄O₆ + SO₂ ↑

 

6. Реакции окрашивания пламени. Соли меди окрашивают бесцветное пламя горелки в синий или зеленый цвет.

 

РЕАКЦИИ КАТИОНОВ НИКЕЛЯ

1. Действие группового реагента.

К 3 каплям раствора Ni²⁺ прибавить 1-2 капли 2М раствора NH₄OH. Образуется основная соль.

2NiSO₄ + 2NH₄OH → (NiOH)₂SO₄ ↓ + (NH₄)₂SO₄

светло-зеленый

К полученному осадку при перемешивании добавить 3-4 капли концентрированного раствора NH4OH. Происходит растворение осадка и образование комплексного соединения:

(NiOH)₂SO₄↓ + 12NH₄OH -> 2[Ni(NH₃)₆](OH)₂ + (NH₄)₂SO₄ + 12H₂O

синий

 

2. Едкие щелочи NaOH и КОН осаждают ионы никеля в виде Ni(OH)2 светло – зеленого цвета:

Ni²⁺ + 2OH_- → Ni(OH)₂

ВЫПОЛНЕНИЕ РЕАКЦИИ

К 1-2 каплям раствора соли никеля прибавить 1-2 капли 2М раствора NaOH. Полученный осадок разделить на 2 части. К одной части прибавить 3-4 капли 2М раствора NaOH. Осадок не растворяется. К другой части раствора прибавить

3-4 капли 2М раствора HCl. Осадок растворяется с образованием растворимой соли никеля:

Ni(OH)₂ + 2HCl →NiCl₂+H₂0

 

3. Диметилглиоксим (Реактив Чугаева) осаждает катионы Ni²+ в среде амиака в виде внутрикомплексного соединения ало-красного цвеета.

ВЫПОЛНЕНИЕ РЕАКЦИИ

К 2-3 каплям раствора соли никеля добавить по 2-3 капли NH₄OH и 2-3 капли реактива Чугаева. Полученный осадок разделить на 2 части и проверить на растворимость в НСl и концентрированном растворе NH₄OH.

Реакции мешают ионы Fe²⁺, Cu²⁺. Для удаления мешающего влияния данных катионов, их связывают в нерастворимые фосфаты.

 

РЕАКЦИИ КАТИОНОВ КОБАЛЬТА

1. Действие группового реагента. Раствор NH₄OH, добавленный в эквивалентном количестве осаждает катион Со²⁺ в виде основной соли СоOHCI синего цвета.

ВЫПОЛНЕНИЕ РЕАКЦИИ

К 3 каплям раствора соли Со²⁺ прибавить 1-2 капли 2М раствора NH₄OH.

CoCI₂ + NH₄OH -> CoOHCl + NH₄CI

синий

Полученный осадок разделить на 2 части: к первой части прибавить 4 капли 3%-ого раствора Н₂0₂,а затем в обе части осадка добавить 4 капли насыщенного раствора NH₄OH и 3-4 капли насыщенного раствора NH₄C1.

В первой пробирке происходит реакция образовании комплексного соединении гексаамминкобальта (III) вишнево-красного цвета:

2СоСl₂ + 10NH₄OH + 2NH₄Cl + Н₂0₂ -> 2[Со(NНз)₆]С1з + 12Н₂О

Во второй пробирке происходит образование комплексного соединении гексаамминкобальта (II) желто-бурого цвета:

CoOHCl + 5NH₄OH + NH₄CI → [Co(NH₃)₆]Cl + 6H₂0

2. Едкие щелочи NaOH и КОН осаждают катионы Со²⁺ в виде основной соли синего цвета:

СоСl₂ + NaOH → 4СоОНСl + NaCl

синий

 

ВЫПОЛНЕНИЕ РЕАКЦИИ

К 2-3 каплям раствора соли Со²⁺ прибавить 1-2 капли 2М раствора NaOH. Осадок разделите на 2 части.

К одной части прибавить 1-2 капли 2М раствора NaOH и нагреть на водяной бане.

CoOHCl + NaOH → Co(OH)₂ + NaCl

Образуется гидроксид кобальта Со(ОН)₂ розового цвета. Осадок разделите на 2 части и убедитесь, что он растворяется в кислотах и щелочах при нагревании.

3 .Реакция с H₂O₂.

ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЫТА

В пробирку поместите 2-3 капли раствора соли Со²⁺, добавьте 1-2 капли 2М раствора NaOH и 2 капли 3% раствора Н₂О₂.
Образуется осадок Со(0Н)₃ бурого цвета:

2CoCl₂ + 4NaOH + H₂О₂ → 2Co(OH)₃ ↓ + 4NaCl

Убедитесь, что в отличие от Со(ОН)₂ осадок Со(ОН)₃ не растворяется в кислотах.