Задача. Рассчитать рН 0,05 М раствора НСN

Рассчитать рН 0,05 М раствора НСN.

НСN Û Н⁺ + СN^- - слабая кислота с _о = 0,05 моль/л

К _Д= 7,9×10^-10 (из таблицы)

a = = = 1,26×10^-4.

с_{H +} = a с_о = 1,26×10^-4×0,05 = 6,3×10^-6

рН = ‑lg с _H+ = - lg 6,3×10^-6 = 5,18.

Задача

Рассчитать рН 0,05 М раствора NаОН.

Решение

NаОН ® Nа⁺ + ОН^- - сильное основание

с: 0,05 0,05 0,05 моль/л

I = 1/2(0,05×1² + 0,05×1²) = 0,05.

g_ОН- = 0,85 (по таблице)

а _ОН- = g_ОН- ×с _OH- = 0,85×0,05 = 0,043

рН = 14 + lg а _{ОН -} = 14 - 1,37 = 12,63.

Индикатор	Область рH	Окраска
В кислом растворе	В щелоч растворе
Пикриновая кислота Метиловый оранжевый Лакмус Феноловый красный Фенолфталеин Ализариновый желтый	0,0-2,0 3,1-4,4 6,0-8,0 6,8-8,4 8,2-10,0 10,1-12,1	Бесцветная Красная >> Желтая Бесцветная Желтая	Желтая >> Синяя Красная Малиновая Оранжевая

Гидролиз – результат поляризационного взаимодействия ионов соли с их гидратной оболочкой.

Соли - сильные электролиты:

КА ® К^m+ + A^n-

Гидролиз:

К^m+ + НOH Û КОН^(m-1)+ + H⁺

или

A^n- + НОH Û HA^(n-1)- + OH^-

малодиссоциированные изменение рН раствора

частицы

Чем заряд и радиус иона Þ сильнее взаимодействие с Н₂О Þ сильнее гидролиз.

DН_г > 0 - эндотермический процесс.

Количественная характеристика гидролиза:

(для разбавленных растворов а = с)

Гидролиз – обратимый равновесный процесс

К_Г - константа гидролиза

С_i –равновесные концентрации

К_Г зависит от: природы реагентов и Т.

Т.к. D Н _Г > 0 Þ с температуры К_Г Þ

выход продуктов гидролиза растет.

Применим закон разведения Оствальда:

Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием (Na₂SO₄) – гидролизу не подвергаются.

Na₂SO₄ ® Na⁺ + SO₄^2-

NaOH H₂SO₄

Сильное основание сильная кислота

раствор нейтральный: рН» 7.

Диссоциация соли: СН₃СООNa ® CH₃COO^- + Na⁺

CH₃COOH NaOH

Слабая кислота сильное основание

Гидролиз – по слабому электролиту:

CH₃COO^- + НОН Û CH₃COOH + ОН^-

^{выражение константы гидролиза}

Гидролиз многозарядных ионов протекает ступенчато (FeCl₃):

Fe³⁺ + НОН Û FeОН²⁺ + Н⁺ - 1-я ступень;

FeОН²⁺ + НОН Û Fe(ОН)₂⁺ + Н⁺ - 2-я ступень;

Fe(ОН)₂⁺ + НОН Û Fe(ОН)₃ + Н⁺ - 3-я ступень

К _г1> К _г2 > К _г3

AgNO₃ ® Ag⁺ + NO₃^-

AgОН HNO₃

слабое основание сильная кислота

Ag⁺ + НОН Û AgОН + Н⁺.

кислая среда рН< 7

-константа гидролиза

K_W

К_Д(AgOH): AgOH Û Ag⁺ + OH^-

- константа гидролиза по

катиону

Если К_Г (1-ой ступени) Þ К_Д (последней ступени)

Если К_Г (последней ступени) Þ К_Д (1-ой ступени)

Расчет рН гидролиза по катиону:

Na₂S ® Na⁺ + S^2-

NaOH H₂S

сильное основание слабая кислота

Гидролиз по ступеням:

1cт.: S^2- + HOН Û HS^- + ОН^-

2ст.: HS^- + HOН Û H₂S + ОН^-

К_{Г( 1ст)} > К_{Г( 2ст)}

к_w

- константа гидролиза по аниону

(К _{г 1} Þ К _{Д последней})

Расчет рН гидролиза по аниону:

Гидролиз и по катиону и по аниону:

NН₄СN, РbCO₃, Аl₂S₃

NН₄СN Û NН₄⁺ + ОН^-

Гидролиз:

СN^- + НОН Û НСN + ОН^-

NН₄⁺ + НОН Û NН₄ОН + Н⁺

NН₄⁺ + СN^- + Н₂О Û NН₄ОН + НСN

К _Д(NH4OH)=1,79×10^-5 > К _Д(НСN) =7,9×10^-10 Þ

Концентрация соли не влияет на b Þ

Расчет рН гидролиза по катиону и аниону:

Если в результате гидролиза Þ труднорастворимые или газообразные вещества Þ гидролиз необратимым:

PbCO₃ + Н₂О ® Pb(ОН)₂¯ + CO₂ ­

1) при температуры:

D Н _Г > 0 Þ с температурыÞ К _Г = b ² × С ₀;

2) с разбавлением раствора (концентрация);

3) при концентрации иона, определяющего среду

СN^- + НОН Û НСN + ОН^-

НСl ® Cl^- + H⁺

Задача

Рассчитать К _Г, b и рН 0,01 М раствора К₂SО₃.

Решение

Диссоциация сильного электролита К₂SО₃:

К₂SО₃ ® 2К⁺ + SО₃^2-

КОН Н₂SО₃

Сильное основание слабая кислота

Гидролиз по SО₃^2-:

1-ая ступень: SО₃^2-+ НОН Û НSО₃^-+ОН^-

К _Г1 = = 1,59×10^-7

2-ая ступень: НSО₃^- + Н₂О Û Н₂SО₃ + ОН^-

К _Г2 = = 5,9×10^-13 К _Г1 > К _Г2

b = = = 4×10^-3 < 1 Þ расчет по приближенной формуле правомерен.

С _OH- = b×c ₀ = 4×10^-3×10^-2 = 4×10^-5

рН = 14 + lg С _OH- =14 - 4,4 = 9,6

В насыщенных растворах сильных электролитов А _n B _m равновесие:

А _n B _m (тв) Û n A ^{m +}_(p-р) + m B ^{n -}_(p-р) - гетерогенный пр.

= ПР_АnBm, т.к. а _АnВm(тв) = const

ПР зависит: от природы электролита и

растворителя, от температуры;

ПР не зависит от активностей ионов.

ПР^25С –таблица

Пример: Ag₂CO_3(тв) Û 2Ag⁺_(р-р) + CO₃^2-_(р-р)

Если () ³ ПР_табл – осадок выпадает

Если () < ПР_табл – осадок не выпадает

с _Р - растворимость - концентрация насыщенного раствора электролита

В насыщенном растворе:

А _n B _m (тв) Û n A ^{m +}_{(нас. p-р)} + m B ^{n -}_{(нас. p-р)}

С _Р nс _Р mс _Р моль/л

ПР = = (g_А ^m+×n × с _Р) ⁿ × (g_B ^n-×m ×с _Р) ^m=

=( g_А ^m+)ⁿ ×( g_B ^n-)^m × nⁿ × m^m ×(с _Р) ^n+m

- - растворимость

- труднорастворимого

сильного электролита

если g ® 1

Задача

Определить с _Р MgF₂, в растворе, в котором

g(Mg²⁺)=0,7, g(F^-)=0,96

MgF₂ Û Mg²⁺ _{(нас.р-р)} + 2F^-_{(нас.р-р)}

ПР(MgF₂) = 4×10^-9 =

С_Р = моль/л

1) ионной силы раствора – введение растворимого электролита, не имеющего общих ионов

ПР = g_Mg2+ × С _Mg2+ × С _F-² ×g_F-²

С ионной силы раствора (I) Þ g_i Þ C _Р

Þ чтобы при Т=const Þ ПР =const

2) от введения одноименного иона

MgF₂ Û Mg²⁺ _{(нас.р-р)} + 2F^-_{(нас.р-р)}

NaF Û Na⁺ _(р-р) + F^-_(р-р)

С _F^- Þ равновесие смещается влево Þ С _Р

На этом явлении основано разделение элементов методом осаждения: растворимость СаСО₃ и МgСО₃ при введении в раствор хорошо растворимых К₂СО₃ или Nа₂СО₃ Þ ионы жесткости Са²⁺ и Мg²⁺ удаляются из раствора.