Как рассчитать константу гидролиза по 1 ступени

Константа гидролиза

Основные понятия о константе гидролиза

В первом случае реакция чаще всего носит необратимый характер, т.е. вещество гидролизуется полностью. Из неорганических веществ гидролизу подвергаются соли: сначала происходит диссоциация на ионы, а после они взаимодействуют с молекулами воды с образованием слабого электролита. В данном случае процесс обратимый, т.е. устанавливается химическое равновесие и начинает «работать» закон действующих масс и можно записать выражение для константы равновесия, которая в данном случае будет называться константой гидролиза .

Допустим гидролизу подвергается соль состава АВ, образованная основанием АОН и кислотой НВ. Тогда уравнение гидролиза такой соли будет выглядеть следующим образом:

АВ↔ А + + В — (диссоциация соли);

А + + В — + НОН ↔АОН + НВ (ионное уравнение);

АВ+ НОН ↔АОН + НВ (молекулярное уравнение).

Выражение для константы равновесия этой реакции будет записываться:

Поскольку концентрация воды в разбавленных растворах величина постоянная K_g = K×[H₂O], то выражение примет вид:

где K_g – константа гидролиза. Эта величина характеризует способность той или иной соли подвергаться гидролизу. Чем выше значение K_g, тем в большей степени протекает гидролиз.

Если соль гидролизуется по аниону, т.е. образована слабой кислотой и сильным основанием, то константа гидролиза связана с константой диссоциации кислоты:

Это означает, что, чем слабее кислота, тем сильнее её соли подвержены гидролизу.

Аналогично и для солей, гидролизующихся по катиону, т.е., образованных слабым основанием и сильной кислотой: чем слабее основание, тем в большей степени протекает гидролиз.

Примеры решения задач

Задание	Составьте выражение для константы гидролиза карбоната натрия по первой ступени. Вычислите, если Kacid =4,8×10 -11 , а KH2O =10 -14 .
Решение	Карбонат натрия (Na2CO3) – соль, образованная слабой кислотой – угольной (H2CO3) и сильным основанием – гидроксидом натрия (NaOH). Гидролизуется по аниону. Среда щелочная.

Запишем уравнение гидролиза по первой ступени:

Выражение для расчета константы равновесия будет записываться так:

А для константы гидролиза:

Рассчитаем константу гидролиза:

K_g =10 -14 / 4,8×10 -11 = 2×10 -4 .

Ответ Константа гидролиза равна 2×10 -4

Задание	Запишите выражение для константы равновесия гидролиза нитрита натрия.
Решение	Нитрит натрия (NaNO2) – соль, образованная сильным основанием – гидроксидом натрия (NaOH) и слабой кислотой – азотистой (HNO2). Гидролизуется по аниону. Среда щелочная.

Запишем уравнение гидролиза:

Выражение для расчета константы равновесия будет записываться так:

Источник

Гидролиз

Материалы портала onx.distant.ru

Теоретическое введение

Примеры обратимого гидролиза

Случаи необратимого гидролиза

Константа и степень гидролиза

Примеры решения задач

Задачи для самостоятельного решения

Теоретическое введение

Гидролиз – обменная реакция взаимодействия растворенного вещества (например, соли) с водой. Гидролиз происходит в тех случаях, когда ионы соли способны образовывать с Н + и ОН — ионами воды малодиссоциированные электролиты.

Примеры обратимого гидролиза

Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой, например , CH₃COONa, Na₂CO₃, Na₂S, KCN гидролизуются по аниону:

СН₃СООNa + НОН ↔ СН₃СООН + NaОН (рН > 7)

Гидролиз солей многоосновных кислот протекает ступенчато. 1 ступень:

CO₃ 2– + HOH ↔ HCO₃ – + OH – ,

или в молекулярной форме:

или в молекулярной форме:

Продукты гидролиза по первой ступени подавляют вторую ступень гидролиза, в результате вторая ступень гидролиза протекает незначительно.

Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой, например , NH₄Cl, FeCl₃, Al₂(SO₄)₃, гидролизуются по катиону:

или в молекулярной форме:

Соли, образованные многокислотными основаниями, гидролизуются ступенчато, образуя катионы основных солей. 1 ступень:

Fe 3+ + HOH ↔ FeOH 2+ + H + ;

FeCl₃ + HOH ↔ FeOHCl₂ + HCl

FeOH 2+ + HOH ↔ Fe(OH)₂ + + H + ;

FeOHCl₂ + HOH ↔ Fe(OH)₂Cl+ HCl.

Fe(OH)₂ + + HOH ↔ Fe(OH)₃ + H + ;

Fe(OH)₂Cl + HOH ↔ Fe(OH)₃+ HCl.

Гидролиз по второй и, в особенности, по третьей ступени практически не протекает при комнатной температуре.

Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой, например , CH₃COONH₄, (NH₄)₂CO₃, HCOONH₄, гидролизуются и по катиону, и по аниону:

В этом случае реакция раствора зависит от соотношения констант диссоциации образующихся кислот и оснований. Поскольку в рассматриваемом примере константы диссоциации СH₃COOH и NH₃·H₂О при 25 о С примерно равны (К_д(СH₃COOH) = 1,75·10 –5 , К_д(NH₃·H₂О) = 1,76·10 –5 ), то раствор соли будет нейтральным.

При гидролизе HCOONH₄ реакция раствора будет слабокислой, поскольку константа диссоциации муравьиной кислоты (К_д(HCOOН) = 1,77·10 –4 ) больше константы диссоциации уксусной кислоты.

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой (например, NaNO₃, KCl, Na₂SO₄), при растворении в воде гидролизу не подвергаются.

Случаи необратимого гидролиза

Гидролиз некоторых солей, образованных слабыми основаниями и слабыми кислотами, протекает необратимо. Необратимо гидролизуется, например , сульфид алюминия:

Следует отметить, что при смешении растворов солей гидролизующихся по аниону и катиону:

Mg 2+ + HOH ↔ MgOH + + H + ,

CO₃ 2– + HOH ↔ HCO₃ – + OH –

Продукты гидролиза первой соли усиливают гидролиз второй соли и наоборот. В результате при смешении водных растворов сульфата магния и карбоната натрия образуется основной карбонат магния:

Основные карбонаты выпадают в осадок также при смешивании растворов карбонатов щелочных металлов и солей Be 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ , Pb 2+ , Cu 2+ и др.

При сливании растворов соды и солей Fe 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ реакции протекают следующим образом:

(Ме – Fe, Ca, Sr, Ba)

При взаимодействии солей Аl 3+ , Сr 3+ и Fe 3+ в растворе с сульфидами, карбонатами и сульфитами в результате гидролиза в осадок выпадают не сульфиды, карбонаты и сульфиты этих катионов, а их гидроксиды:

Следует отметить, что катион Fe 3+ производит окисляющее действие на анион S 2- . В результате протекает реакция:

2Fe 3+ + S 2- = 2Fe 2+ + S о .

Например , хлорид железа (III) реагирует с сульфидом калия:

2FeCl₃ + 3K₂S = 2FeS + S + 6KCl

Некоторые соли в результате гидролиза в воде образуют малорастворимые оксосоединения:

SbCl₃ + H₂O → SbOCl↓ + 2HCl.

Необратимо гидролизуются в водных растворах галогенангидриды:

Константа и степень гидролиза

Константа К_г и α _г степень гидролиза для растворов электролитов связаны между собой уравнением, по форме совпадающим с уравнением Оствальда:

(1)

Константа гидролиза К_г может быть рассчитана на основе значений ионного произведения воды К_w и константы диссоциации К_д образующихся в результате гидролиза слабой кислоты или слабого основания:

(2)

Примеры решения задач

Задача 1. Вычислите К_г, α _г и рН 0,01 М раствора NH₄Cl при температуре 298 К, если при указанной температуре К_д(NH₃·H₂O) = 1,76× 10 -5 .

Решение.

.

[Н + ] = 2,4·10 –4× 0,01 = 2,4× 10 –6 М.

рН = — lg 2,4× 10 –6 = 5,6.

Задача 2. Определите константу гидролиза, степень гидролиза и рН 0,02 М раствора НСООNa при 298 К, если при указанной температуре К_д(НСООН) = 1,77× 10 –4 .

Решение. Формиат натрия гидролизуется в соответствии с уравнением:

НСОО — + Н₂О ↔ НСООН + ОН — .

Поскольку [НСООН] = [ОН – ] и [НСОО – ]·С_исх(НСООNa), то константу гидролиза можно записать следующим образом:

.

[Н + ] = 10 –14 ÷1,06× 10 –6 = 9,4·10 –9 М

рН = — lg 9,4× 10 –9 = 8

Задача 3. Определите рН 0,006М раствора NaNO₂, если α _г = 7·10 –3 %.

Решение.

[ОН – ] = 0,006× 7× 10 –5 = 4,2× 10 –7 М.

[Н + ] = 10 –14 :4,2× 10 –7 = 2,4× 10 –8 М.

рН = — lg 2,4× 10 –8 = 7,6.

Задача 5. Определите рН 0,1 М раствора Na₃PO₄ при 298 К, если константы диссоциации ортофосфорной кислоты при указанной температуре соответственно равны: К_д.1 = 7,11× 10 — 3 , K_д.2 = 6,34× 10 — 8 , K_д.3 = 4,40× 10 — 13 .

Решение. Na₃PO₄ диссоциирует в растворе и подвергается ступенчатому гидролизу:

Следует обратить внимание на выбор “нужной” величины К_д.

K_дисс.2 = 6,34·10 — 8

Так как К_г,1 > > К_г,2, то можно считать, что соль подвергается гидролизу только по первой ступени.

,

поскольку [HPO₄ 2- ] = [OH — ].

рОН = –lg 4,76× 10 — 2 = 1,32 и рН = 14 – 1,32 = 12,68.

Задачи для самостоятельного решения

1. Гидролиз соли Na₂SO₃ усилится при добавлении в раствор веществ:

а) Н2O	б) Na2CO3	в) NaOH
г) H2SO4	д) Na2S	е) Na2SO4

2. Напишите уравнение реакции NiCl₂ + Na₂CO₃ + H₂O → .

Источник

Константа и степень гидролиза

Количественной характеристикой обратимого гидролиза солей являются константа гидролиза и степень гидролиза. Константа гидролиза – это константа равновесия обратимой реакции гидролиза; она обозначается К_г (г – «гидролиз») или K_h (h – «hidrolys»). Степень гидролиза α_г (или h) представляет собой отношение числа молекул, подвергшихся гидролизу, к общему числу молекул. Константа и степень гидролиза связаны между собой в соответствии с законом разбавления Оствальда.

Если соль гидролизуется только по катиону или только по аниону, то его косвенным количественным показателем является также водородный показатель: чем полнее идёт гидролиз, тем в большей степени pH отличается от числа 7 – водородного показателя нейтральной среды.

Пример 24.Вычислите константу гидролиза хлорида аммония, степень гидролиза в 0,1 М растворе и pH этого раствора. По результатам вычислений сделайте вывод.

Решение. 1) Записываем уравнение гидролиза в молекулярном и ионном виде:

D D

и выражение константы гидролиза:

К_г =

2) Умножая числитель и знаменатель правой части выражения на концентрацию гидроксид-ионов, получаем формулу для расчёта константы гидролиза; вычисляем её по справочным данным:

К_г =

3) По закону разбавления Оствальда вычисляем степень гидролиза:

α_г = = %

4) Рассчитываем концентрацию ионов водорода:

[H + ] = α_г∙С = 7,5∙10 –5 0,1 = 7,5∙10 –6

5) Вычисляем водородный показатель раствора:

pH = –lg[H + ] = –lg(7,5∙10 –6 ) = 5,1

Из полученных результатов следует, что гидролиз хлорида аммония протекает в незначительной степени, но, тем не менее, среда раствора кислая.

Пример 25. Вычислите константу гидролиза цианида калия, степень гидролиза в 0,1 М растворе и рН этого раствора. По результатам вычислений сделайте вывод.

Решение. Последовательность решения такая же, как и в предыдущем примере, только во втором действии правую часть выражения для константы гидролиза умножаем и делим на концентрацию катионов водорода.

1) D HCN + KOH; D К_г =

2) К_г =

3) α_г %

4) [ОН – ] = α_г∙С = 4,0∙10 –3 0,1 = 4,0∙10 –4

5) pОH = –lg[ОH – ] = –lg(4,0∙10 –4 ) = 3,4

6) pH = 14 – pOH = 14 – 3,4 = 11,6

Из полученных результатов следует, что гидролиз цианида калия протекает в незначительной степени, но полнее, чем хлорида аммония, поскольку HCN является менее сильным электролитом, чем NH₄OH; среда раствора щелочная.

Пример 26. Вычислите константу гидролиза нитрита аммония степень гидролиза в децимолярном растворе. Сделайте вывод, определите среду раствора.

Решение. 1) Записываем уравнение и выражение константы гидролиза:

D D

К_г =

2) Умножаем числитель и знаменатель правой части выражения константы гидролиза на концентрацию катионов Н + и анионов ОН — , получаем формулу для расчёта константы гидролиза по справочным данным:

3) Вычисляем степень гидролиза:

α_г %

Из полученных результатов следует, что гидролиз протекает обратимо; среда раствора кислая, так как из двух образующихся слабых электролитов (NH₄OH и HNO₂) азотистая кислота имеет большее значение константы диссоциации.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник