Протолиз (гидролиз) по катиону и аниону соли слабого
Основания и слабой кислоты
| Протонная теория | Теория Аррениуса | |||
| Протолиз по катиону: NH4+ + H2O Протолиз по аниону: NО2- + H2O Внутримолекулярная кислотно-основная реакция: NH4+ + NО2- Реакция (3) предпочтительнее, так как образуется и слабая кислота, и слабое основание. [ H 3 O + ][ N О2- ] Кк(HNО2) = [HNО2] (1) [ NH4+ ][ OH- ] Ко(NH3 ) = [NH3] (2) [ NH 3 [ HN О2 ] К = [NH4+][ NО2-] (3) Из (1), (2) и (3) можно получить:
К= Ко(NH3) .Кк(HNО2) | Электролитическая диссоциация соли: NH4NО2 = NH4+ + NО2- Диссоциация воды: H2O Кислотно-основные реакции: NH4+ + OH- H+ + NО2- Суммарное ионное уравнение реакции гидролиза имеет вид: NH4+ + NО2- + H2O Константа гидролиза: [ NH3.H2O ] [ HN О 2 ] Кh= [NH4+][NО2-] С учетом констант диссоциации HNО2 и NH3.H2O получим:
Кh= Кд(NH3 .H2O) .Кд(HNО2)
| |||
NH3 + H3O+, (1)
Кs
КH2O
Протолиз (гидролиз) соли Na 2 CO 3 по аниону
Первая стадия протолиза состоит в протонизации аниона CO32- :
CO32- + H2O ↔ HCO3- + ОН- (1)
Вторая стадия протолиза состоит в протонизации аниона HCO3-:
HCO3- + H2O ↔ H2CO3 + ОН- (2)
|
|
|
Реакция (2) при обычных условиях практически не протекает, так как полностью подавлена доминирующей реакцией (1), вследствие образования сильного основания ОН-.
Реакция
CO32- + 2H2O ↔ H2CO3 + 2ОН-
при обычных условиях практически не протекает, из-за накопления в растворе ионов ОН-.
Протолиз (гидролиз) соли AlCl 3 по катиону:
[Al(H2O)6]3+ + H2O ↔ [AlОН(H2O)5]2+ + H3O+ (1)
[AlОН(H2O)5]2+ + H2O ↔ [Al(ОН)2(H2O)4]+ + H3O+ (2)
[Al(ОН)2(H2O)4]+ + H2O ↔ Al(ОН)3 ↓ + H3O+ + 3H2O (3)
Протекание реакций (2) и (3) маловероятно, так как в кислотной среде (накопление ионов H3O+) частицы [AlОН(H2O)5]2+ будут проявлять только свойства основания. Поэтому равновесие реакции (1) сильно смещено влево.
Таким образом, реакции (2) и (3) полностью подавлены частицами оксония, их протекание возможно только в нейтральной или щелочной средах.
Протолиз (гидролиз) карбоната аммония по катиону и аниону
(NH4)2CO3→ 2NH4+ + CO32-
NH4+- кислота, CO32- – основание. Протолиз протекает как по катиону, так и по аниону:
-гидролиз по катиону:
NH4+ + H2O ↔ NH3 + H3O+ (1)
|
|
|
-гидролиз по аниону:
CO32- + H2O ↔ HCO3- + ОН- (2 )
Необходимо отметить, что вторая стадия гидролиза по аниону:
HCO3- + H2O ↔ H2CO3 + ОН- (3 )
практически реализуется и протекает до конца, так как частицы ОН-, образуемые в реакции (2), нейтрализуются сильной кислотой H3O+, образуемой по реакции (1):
H3O+ + HO- → H2O
В связи с этим, равновесия реакций (1) и (2) полностью смещаются вправо.
Таким образом, реакция протолиза (NH4)2CO3 идет до образования углекислого газа:
(NH4)2CO3 + H2O ↔ 2NH3 .H2O + СО2↑ (4)
Следует отметить, что вместо реакций (1) и (2) более предпочтительна реакция внутримолекулярного кислотно-основного взаимодействия:
2NH4+ + CO32- ↔ 2NH3 + H2O + СО2 ↑ , (5)
так как образуются слабая кислота и слабое основание одновременно, в отличие от реакций (1) и (2), в которых образуются сильная кислота H3O+ и сильное основание ОН- соответственно. Далее аммиак в водном растворе гидратируется:
2NH3 + 2H2O ↔ 2NH3.H2O
Существование молекулярных частиц NH4ОН, а также NH4+ и ОН- в водном растворе маловероятно. Мы исходим из того, что частицы, в состав которых входят кислота и основание ((NH4)2CO3, (NH4)2S, NH4NO2 и т.д.), в водных растворах (в твердой фазе тоже) будут разваливаться за счет внутримолекулярного кислотно-основного взаимодействия:
|
|
|
NH4ОН → NH3 + H2O → NH3.H2O
(NH4)2S = 2NH3 + Н2S
Совместный протолиз (гидролиз) солей Na 2 S и AlCl 3
1. Ионизация в растворе:
Na2S → 2Na+ + S2- ; AlCl3 → Al3++ 3Cl- (ионы Al3+ и S2- – протолиты).
2.Протолиз по катиону и аниону:
[Al(H2O)6]3+ + 3H2O ↔ Al(ОН)3 ↓ + 3H3O+ + 3H2O 2 (1)
S2- + 2H2O ↔ Н2S + 2HO- 3 (2)
Реакции (1) и (2) практически идут до конца, так как имеет место процесс нейтрализации:
H3O+ + HO- → H2O
Составим суммарный процесс протолиза, балансируя протоны:
|
|
|
2Al3+ + 3S2- + 6H2O ↔ 2Al (ОН) 3↓ + 3Н2S↑ (4)
или
2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O ↔ 2Al (ОН) 3↓ + 3Н2S↑ + 3NaCl
Но следует отметить, что вместо реакций (1) и (2) более предпочтительна реакция внутримолекулярного кислотно-основного взаимодействия:
[Al(H2O)6]3+ + S2- → [Al(H2O)5ОН]2+ + HS- (5)
[Al(H2O)5ОН]2+ + HS- → [Al (H2O)4(ОН)2 ]+ + Н2S↑
[Al (H2O)4(ОН)2 ]+ + HS- → Al (ОН)3↓ + Н2S↑ + 3H2O
Экспериментальная часть
1. Реакция среды водных растворов солей
Ход работы. Исследовать реакцию среды растворов Na2CO3, Na2S, FeCl3, AlCl3, NH4Cl, NH4CH3COO, NH4NO2, NaCl, Na2SO4, нанося капли раствора на лакмусовую бумажку стеклянной палочкой. Определить рН растворов этих солей.
Написать молекулярные, ионные и сокращенные ионные уравнения реакций протолиза (гидролиза) солей. В каком случае гидролиз протекает до конца? Почему гидролиз солей в остальных случаях не идет до конца?
Для каждой реакции написать выражение для константы гидролиза.
Результаты испытаний растворов солей представить в виде таблицы:
| Раствор соли | Цвет лакмуса (красный, синий, не меняется) | Реакция среды (кислая, щелочная, нейтральная) | Значение рН ( рН<7, рН>7, рН=7) |
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 2286; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!