Константа гидролиза na2co3 по первой 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

Химик.ПРО – решение задач по химии бесплатно

Определить pH раствора карбоната натрия (Na₂CO₃) с молярной концентрацией эквивалента 0,02 моль-экв/л.

Решение задачи

Запишем уравнение диссоциации раствора карбоната натрия (Na₂CO₃):

Гидролизу подвергается карбонат-ион (CO₃ 2- ). Гидролиз раствора карбоната натрия (Na₂CO₃) проходит в две ступени.

В водном растворе карбоната натрия (Na₂CO₃) гидролиз по второй ступени не проходит.

Для вычисления степени гидролиза необходимо вычислить молярную концентрацию раствора карбоната натрия (Na₂CO₃).
Найдем молярную концентрацию раствора карбоната натрия (Na₂CO₃) по формуле, устанавливающей связь между нормальной и молярной концентрацией:

N – нормальная концентрация;

M – молярная концентрация;

z – число эквивалентности.

Откуда молярная концентрация равна:

Напомню, молярная концентрация показывает количество растворенного вещества (моль), содержащегося в 1 л раствора.

Учитывая, что число эквивалентности карбоната натрия (Na₂CO₃) равно 2 (произведение валентности металла на число его атомов в молекуле соли), рассчитаем молярную концентрацию раствора карбоната натрия (Na₂CO₃):

Запишем формулу нахождения константы гидролиза (K_г):

К_к — константа диссоциации слабой кислоты.

Запишем формулу нахождения степени гидролиза (h):

После преобразований константы гидролиза получаем:

(Концентрацию гидроксид-ионов [OH — ] выразили через ионное произведение воды: [OH — ] = К_в/[H + ]).

В данном выражении К_к – константа диссоциации гидрокарбонат-иона (HCO₃ — ).

Хочу обратить внимание, что в расчете используется константа диссоциации угольной кислоты (H₂CO₃) по второй ступени.

Из справочных данных для угольно кислоты (HCO₃ — ) находим, что константа диссоциации угольной кислоты (HCO₃ — ) равна 4,68 ∙ 10 -11 .

Известные данные подставим в формулу и рассчитаем концентрацию гидроксид-ионов [OH — ]:

Источник

Расчет константы гидролиза, степени гидролиза и рН растворов карбоната натрия

Задача 98.
В 500 см 3 раствора содержится Nа₂СО₃ массой 2,52 г. Определить рН и степень гидролиза соли.
Решение:
V(Nа₂СО₃) = 500 см 3 ;
m(Nа₂СО₃) = 2,52 г;
K_D1(Н₂СО₃) = 4,50 · 10 –7 ;
М(Nа₂СО₃) = 106,00 г/моль;
pH = ?
h = ?

1. Определение молярности раствора соли Nа₂СО₃

2. Расчет константы гидролиза соли

Nа₂СО₃ — соль сильного основания и слабой двухосновной кислоты, поэтому гидролиз, в основном, проходит в одну ступень (1-я ступень) по аниону:

Константа гидролиза карбоната натрия определяется константой диссоциации по первой ступени образовавшейся кислоты Н₂СО₃ и определяется по формуле:

3. Определение степени гидролиза соли

Степень гидролиза определяется по формуле:

4. Расчет рН раствора соли образованной сильным основанием и слабой кислотой

Так как гидролиз соли Nа₂СО₃ протекает с выделением ОН- — ионов, то рассчитаем [OH-]:

[OH¯] = h · C_M = (6,8 · 10 –4 )·(0,0475) = 3,2 · 10 –5 моль/дм 3 ;
рОН = -lg[OH – ] = -lg3,2 · 10 –5 = 5 — 0,50 = 4,50;
pH = 14 — pOH = 14 — 4,50 = 9,50.

Ответ: рН = 9,50; h = 6,8 · 10 –2 %.

Задача 99.
Вычислите рН и степень гидролиза соли в 0,05 М растворе Nа₂СО₃. Чему будет равен рН, если раствор разбавить водой в 5 раз?
Решение:
K_D(Н₂О) = 1,00 · 10 –14
K_D1(Н₂СО₃) = 4,50 · 10 –7 ;
С_М1(Nа2СО3) = 0,05 М;
pH₁ = ?
h₁ = ?
pH₂ = ?
h₂ = ?

а) Вычисление рН и степени гидролиза соли Nа₂СО₃ до разбавления ее водой

1. Расчет константы гидролиза соли

Nа₂СО₃ — соль сильного основания и слабой двухосновной кислоты, поэтому гидролиз, в основном, проходит в одну ступень (1-я ступень) по аниону:

СО32– + H2O = НСО3– + OH–

Константа гидролиза определяется константой диссоциации по первой ступени образовавшейся кислоты Н2СО3 и определяется по формуле:

2. Определение степени гидролиза соли до разбавления ее водой

Степень гидролиза определяется по формуле:

3. Расчет рН₁ раствора соли Nа₂СО₃ до разбавления

Так как гидролиз соли Nа₂СО₃ протекает с выделением ОН – — ионов, то рассчитаем [OH – ]:

[OH – ]₁ = h · C_M = (6,6 · 10 –4 )·(0,05) = 3,32 · 10 –5 моль/дм 3 ;
рОН₁ = -lg[OH – ]₁ = -lg3,32 · 10 –5 = 5 — 0,52 = 4,48;
pH₁ = 14 — pOH = 14 — 4,50 = 9,50.

б) Вычисление рН и степени гидролиза соли Nа₂СО₃ после разбавления ее водой

Так как раствор соли разбавили водой в 5 раз, то и молярность раствора уменьшилась тоже в 5 раз

1. Определение степени гидролиза соли после разбавления ее водой

2. Расчет рН₂ раствора соли Nа₂СО₃ после разбавления ее водой

Так как гидролиз соли Nа₂СО₃ протекает с выделением ОН – — ионов, то рассчитаем [OH – ]:

[OH – ]₂ = h · C_M = (1,48 · 10 –3 )·(0,01) = 1,48 · 10 –5 моль/дм 3 ;
рОН₂ = -lg[OH – ]₂ = -lg1,48 · 10 –5 = 5 — 0,17 = 4,83;
pH₂ = 14 — pOH = 14 — 4,83 = 9,17.

Задача 100.
Вычислите рН и степень гидролиза соли в 0,05 М растворе Nа₂СО₃. Чему будет равен рН, если раствор разбавить водой в 10 раз?
Решение:
K_D(Н₂О) = 1,00 · 10 –14 ;
K_D1(Н₂СО₃) = 4,50 · 10 –7 ;
С_М1(Nа₂СО₃) = 0,05 М;
pH₁ = ?
h₁ = ?
pH₂ = ?
h₂ = ?

а) Вычисление рН и степени гидролиза соли Nа₂СО₃ до разбавления ее водой

1. Расчет константы гидролиза соли

Nа₂СО₃ — соль сильного основания и слабой двухосновной кислоты, поэтому гидролиз, в основном, проходит в одну ступень (1-я ступень) по аниону:

Константа гидролиза определяется константой диссоциации по первой ступени образовавшейся кислоты Н₂СО₃ и определяется по формуле:

2. Определение степени гидролиза соли до разбавления ее водой

Степень гидролиза определяется по формуле:

3. Расчет рН₁ раствора соли Nа₂СО₃ до разбавления

Так как гидролиз соли Nа₂СО₃ протекает с выделением ОН – — ионов, то рассчитаем [OH – ]:

[OH – ]₁ = h · C_M = (6,6 · 10 –4 )·(0,05) = 3,3 · 10 –5 моль/дм 3 ;
рОН₁ = -lg[OH – ]₁ = -lg3,3 · 10 –5 = 5 — 0,52 = 4,48;
pH₁ = 14 — pOH = 14 — 4,48 = 9,52.

б) Вычисление рН и степени гидролиза соли Nа₂СО₃ после разбавления ее водой

Так как раствор соли разбавили водой в 10 раз, то и молярность раствора уменьшилась тоже в 10 раз

1. Определение степени гидролиза соли после разбавления ее водой

2. Расчет рН₂ раствора соли Nа₂СО₃ после разбавления ее водой

Так как гидролиз соли Nа₂СО₃ протекает с выделением ОН – — ионов, то рассчитаем [OH – ]:

[OH – ]₂ = h · C_M = (2,1 · 10 –5 )·(0,005) = 1,05 · 10 –7 моль/дм 3 ;
рОН₂ = -lg[OH – ]₂ = -lg1,05 · 10 –7 = 7 — 0,02 = 6,98;
pH₂ = 14 — pOH = 14 — 6,98 = 7,02.

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