Реакции в растворах электролитов протекают между ионами и идут практически необратимо, если в результате реакции образуются осадки, газы, слабые электролиты. Обычно такие реакции изображаются при помощи ионных уравнений. В ионных уравнениях малорастворимые, мало диссоциированные и газообразные соединения пишутся в виде молекул, хорошо растворимые электролиты пишутся в виде ионов.
Рассмотрим примеры:
1. AgNO3 + КСl = AgCl↓ + KNO3 – молекулярное уравнение
осадок
Ag+ + NO3 - + К+ + Сl- = AgCl↓ + К+ + NO3- - полное ионно- молекулярное уравнение
Ag+ + Сl- = AgCl↓ - сокращенное ионно- молекулярное уравнение.
Сокращенное ионно-молекулярное уравнение выражает сущность протекающей реакции.
2. 2НСl + Na2S = Н2S↑ + 2NaCl
2Н+ + 2Сl- + 2Na+ + S2- = Н2S↑ +2Na+ +2Сl-
2Н+ + S2- = Н2S↑
3. 2КСN + Н2SO4 = 2НСN + К2SO4
слабый электролит
2К+ + 2СN- + 2Н+ + SО4 2- = 2НСN + 2К+ + SО4 2-
2СN- + 2Н+ =2НСN
4. NaСl + КNO3 = КСl + NaNO3
Na+ + Сl- + NO3 - + К+ = К+ + Сl- + Na+ + NO3-
В этом случае нет никакой реакции, т. к. ионы не образуют веществ, уходящих из зоны реакции (осадок, газ, малодиссоциирующее вещество).
5. Нередко встречаются обратимые процессы, в уравнениях которых с одной стороны равенства имеется малорастворимое соединение, а с другой - слабый электролит.
Mg(ОН)2 +2НСl = MgCl2 +2Н2О
Mg(ОН)2 + 2Н+ + 2Сl- = Mg+2 + 2Сl- +2Н2О
Mg(ОН)2 + 2Н+ = Mg+2 +2Н2О
Так равновесие в системе смещено вправо, поскольку ионы ОН- связываются в малодиссоциированные молекулы воды полнее, чем в гидроксиде магния.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Написать в молекулярной и ионно-молекулярной форме уравнения реакций между:
37.Сульфидом железа (II) и хлороводородной кислотой; бромидом бария и карбонатом калия; гидроксидом натрия и нитратом алюминия.
38. Карбонатом калия и нитратом магния; гидроксидом кальция и хлороводородной кислотой; сульфатом цинка и сульфидом калия.
39. Карбонатом натрия и хлороводородной кислотой; гидроксидом цинка и гидроксидом калия; нитратом бария и сульфатом алюминия.
40.Хлоридом магния и карбонатом натрия; сульфидом аммония и серной кислотой; хлоридом бария и карбонатом натрия.
41. Нитратом бария и сульфатом калия; гидроксидом натрия и гидрокарбонатом натрия; ацетатом свинца и азотной кислотой.
42. Серной кислотой и нитратом натрия; хлоридом стронция и карбонатом калия; гидроксидом железа (III) и сероводородом.
43. Гидроксидом аммония и азотной кислотой; хлоридом кальция и гидроксидом калия.
44. Трихлоридом железа и сульфидом натрия; нитратом серебра и бромидом калия; оксидом алюминия и азотной кислотой.
45. Нитратом олова (II) и фосфатом аммония; бериллатом натрия и серной кислотой; гидроксидом калия и хлоридом магния.
46. Нитратом алюминия и фосфатом натрия; сернистой кислотой и хлоридом бария; гидроксидом бериллия и гидроксидом калия.
47. Сульфатом никеля и карбонатом аммония; азотной кислотой и гидроксидом калия; хлоридом марганца и сульфидом натрия.
48. Нитратом никеля и гидроксидом натрия; хромовой кислотой и сульфатом меди; сульфидом аммония и иодидом цинка.
49. Дихлоридом ртути и фосфорной кислотой; гидроксидом бария и сульфатом хрома (III); нитратом кальция и карбонатом калия.
50. Составить молекулярные уравнения реакций представленных следующими ионными:
а) НСО-3 + ОН- = Н2О + СО2-3
б) Рb(ОН)2 + 2ОН- = РbО2-2 + Н2О
в) Н+ + ОН- = Н2О
51. Составить молекулярные уравнения реакций представленных следующими ионными:
а) NО-2 + Н+ = НNО2
б) Fе3+ +3ОН- = Fе(ОН)3
в) Аl(ОН)3 + ОН- = АlО-2 + 2Н2О
52. Составить молекулярные уравнения реакций представленных следующими ионными:
а) FeS + 2Н+ = Fе2+ + Н2S
б) Mg(ОН)2 + Н+ = Mg+2 + Н2О
в) НСО-3 + Н+ = Н2О + СО2
53. Составить молекулярные уравнения реакций представленных следующими ионными:
а) Zn2+ + Н2S = ZnS +2Н+
б) Zn(ОН)2 + ОН- = ZnО-22 + Н2О
в) Сu2+ +2ОН- = Cu(ОН)2
54. Составить молекулярные уравнения реакций представленных следующими ионными:
а) 2J- + Рb2+ = РbJ2
б) S2- +2Н+ = Н2S
в) Ва2+ + SО2-4 = ВаSО4
ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ
Гидролизом соли называется реакция обменного взаимодействия соли с водой, в результате чего нарушается равновесие диссоциации воды:
Н2О ↔ Н+ + ОН-
Любая соль состоит из катиона и аниона, которые могут связывать ион Н+ и ОН- из воды, смещая равновесие и изменяя характер среды.
Соли можно рассматривать как продукты реакции нейтрализации:
нейтрализация
 |
Кислота + основание соль + вода
Кислоты и основания, образующие соли, могут быть сильными и слабыми, поэтому возможны 4 вида солей:
1. В случае солей, образованных сильными кислотами и сильными основаниями (СаСl2, NаSО4, NaNО3, КСl и др.) ни катионы, ни анионы не будут связывать ионы в малодиссоциированные продукты, поэтому равновесие ионов Н+ и ОН- не нарушается. Гидролиз не идет, раствор нейтрален (рН = 7), индикатор окраски не меняет.
2. Гидролиз солей, образованных сильными кислотами и слабыми основаниями (FеСl3, СuSО4, NН4Сl, Вi(NО3)3 и др.). В этом случае катион соли будет связывать ионы ОН- из воды, вследствие чего в растворе будут накапливаться ионы Н+: NН4+ + Н2О ↔ NН4ОН + Н+, поэтому раствор приобретает кислую реакцию (рН > 7). Если катион многозарядный, то гидролиз пойдет ступенчато. Рекомендуется следующий порядок в написании таких уравнений:
- сокращенное ионное уравнение;
- молекулярное уравнение.
Рассмотрим гидролиз FeCl3. Он будет протекать по катиону в три ступени:
I ступень Fе3+ + Н2О ↔ FeОН2+ + Н+;
FeCl3 + Н2О ↔ FeОНСl2 + НСl.
II ступень FeОН2+ + Н2О ↔ Fe(ОН)+2 + Н+;
FeОНСl2 + Н2О ↔ Fe(ОН)2Сl + НСl.
III ступень Fe(ОН)+2 + Н2О↔ Fe(ОН)3 + Н+;
Fe(ОН)2Сl+ Н2О↔ Fe(ОН)3+ НСl.
На всех трех ступенях гидролиз протекает по катиону, среда кислая (рН<7). Преобладает I ступень гидролиза.
3. гидролиз солей, образованных сильными основаниями и слабыми кислотами (Na2CO3, К2S, Na3РО4, СН3СООН и др.). в этом случае анион соли связывает ионы Н+ из воды, в растворе накапливаются ионы ОН-, сообщая ему щелочную среду (рН>7). Если анион многозарядный, то гидролиз идет ступенчато.
Рассмотрим гидролиз Na3РО4, он будет протекать по аниону в 3 ступени:
I ступень РО3-4 + Н2О ↔ НРО2-4 + ОН-,
Na3РО4 + Н2О ↔ Na2НРО4 + NaОН.
II ступень НРО2-4 + Н2О ↔ Н2РО-4 + ОН-,
Na2НРО4 + Н2О ↔ NaН2РО4 + NaОН.
III ступень Н2РО-4+ Н2О↔ Н3РО4 + ОН-,
NaН2РО4 + Н2О↔ Н3РО4 + NaОН.
На всех трех ступенях гидролиз идет по аниону, среда щелочная (рН>7). Преобладает I ступень гидролиза.
4. Гидролиз солей, образованных слабыми кислотами и слабыми основаниями (Аl2S3, Fе(СН3СОО)3, (NН4)2S и др.). В этом случае и катионы и анионы соли связывают ионы ОН- и Н+ из воды, т.е. идет гидролиз по катиону и по аниону. Рассмотрим гидролиз ацетата аммония:
NН+4 + Н2О ↔ NН4ОН + Н+,
СН3СОО- + Н2О ↔ СН3СООН+ ОН-,
NН+4 + СН3СОО- + Н2О ↔ NН4ОН + СН3СООН
NН4СН3СОО + Н2О ↔ NН4ОН + СН3СООН
Гидролиз идет по катиону и по аниону, среда нейтральная (рН=7).
Если смешать растворы двух солей, образованных катионом слабого основания и анионом слабой кислоты, произойдёт совместный необратимый гидролиз:
2СrСl3 + 3Na2S +6Н2О ↔ 6NаСl + 2Сr(ОН)3↓ + 3Н2S↑
На равновесие гидролиза влияет температура и концентрация. Смещение равновесия гидролиза происходит в соответствии с принципом Ле-Шателье. Гидролиз – это реакция, обратная нейтрализации, а нейтрализация – экзотермический процесс, следовательно, гидролиз – эндотермический. Поэтому увеличение температуры усиливает гидролиз (т.е. смещает равновесие вправо). Гидролиз усиливается при разбавлении водой и при удалении продуктов гидролиза. Гидролиз подавляется (равновесие смещается влево), если увеличивать концентрацию продуктов гидролиза. Гидролиз может протекать необратимо, если продукты гидролиза уходят из сферы реакции (выпадение осадка, выделение газа):
t
FеСl3 + 3Н2О ↔ Fе(ОН)3 + 3НСl
добавление щелочи
 |
NН4Сl + Н2О NН4ОН + НСl
добавление кислоты
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
55. Водный раствор какого из приведенных ниже соединений окрашивает лакмус в красный цвет: Ва(ОН3)2, КСl, СаСl2, Nа2SО4, Аl2(SО)4?
56. Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза солей: Аl2S3, ВаJ2, MgBr2, Fе2(SО4)3?
57. Каково значение рН (больше или меньше 7) растворов солей К3РО4, Сr2(SО4)3? Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза.
58. Можно ли пользуясь фенолфталеином отличить водный раствор Nа2SiО3 от водного раствора Nа2SО4?
59. Процесс гидролиза FеСl3 идет при нагревании. Напишите ионное и молекулярное уравнение ступенчатого протекания этого процесса.
60. Какие из перечисленных ниже солей подвергаются гидролизу: сульфид натрия, хлорид амммония, нитрат калия? Напишите в молекулярной и ионной формах уравнения гидролиза и укажите реакцию водного раствора соли.
61. При смешивании растворов сульфата алюминия и карбоната натрия в осадок выпадает гидроксид алюминия. Укажите причину этого и составьте уравнение соответствующей реакции в молекулярной и ионной формах.
62. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза солей СН3СООК, ZnSО4, Аl(NО3)3. Какое значение рН(> 7 <) имеют растворы этих солей?
63. Какое значение рН(> 7 <) имеют растворы солей Li2S, АlСl3, NiSО4? Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза этих солей.
64. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза солей СоСl2, Na2CО3, Рb(NО3)2. Какое значение рН(> 7 <) имеют растворы этих солей?
65. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза соли, раствор которой имеет: а) щелочную реакцию, б) кислую реакцию.
66. Какое значение рН(> 7 <) имеют растворы солей К2S, Na3РО4, СuSО4? Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза этих солей.
67. Составьте ионные и молекулярное уравнения гидролиза солей СuСl2, Cs2CО3, ZnCl2. Какое значение рН(> 7 <) имеют растворы этих солей?
68. Какие из солей RbCl, Сr2(SО4)3, Ni(NО3)2, подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.
69. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза солей К2S, Cs2CО3, NiСl2, Рb(СН3СОО)2. Какое значение рН(> 7 <) имеют растворы этих солей?
70. Какие из солей NaBr, Na2S, К2CО3, СuСl2 подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.
71. Какие из солей КNО3, СrCl3, Cu(NО3)2, NaCN подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.
72. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение совместного гидролиза, происходящего при смешивании водных растворов хлорида хрома (III) и сульфида натрия.
73. Какую реакцию имеют растворы солей К2CО3, Zn(NО3)2, CuSО4? Ответ подтвердите ионно-молекулярными и молекулярными уравнениями гидролиза этих солей.
74. Какое значение pH(>7<) имеют растворы солей Na3РО4, ZnSО4 Аl2(SО4)3,КNО3? Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение совместного гидролиза этих солей.
75. Какое значение pH(>7<) имеют растворы солей Na2S, Аl(NО3)3, КCl, (NH4)NO3? Ответ подтвердите ионно-молекулярными и молекулярными уравнениями гидролиза этих солей.
76. Почему растворы Na2SО3 и СН3СООNa имеют щелочную а растворы (NH4)SO4 и AlCl3 кислую реакцию? подтвердите ионно-молекулярными и молекулярными уравнениями гидролиза.
77. Как зависит степень гидролиза от температуры и разбавления? Почему? В какую сторону сместится равновесие гидролиза Ba(СН3СОО)2, если к раствору прибавить:
а) щёлочь;
б) кислоту;
в) хлорид аммония.
Таблица вариантов контрольных заданий
| № вариантов | Номера заданий | № вариантов | Номера заданий | |||||||
| . 26 | ||||||||||
Методические указания
к контрольным заданиям по дисциплине «Химия» для студентов нехимических специальностей заочной формы обучения.
Часть II
Составители: доцент к. х. н. Андрианова Л. И.
доцент к. х. н. Пнева А. П.
доцент, к. х. н., Обухов В. М.
Подписано к печати Бум. Писч. № 1
Заказ № Уч. издл. л.
Формат 60/90 1/16 Тираж экз.
Отпечатано на RISO GR 3750
Издательство «Нефтегазовый университет»
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Тюменский государственный нефтегазовый университет»
625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38
Отдел полиграфии издательства «Нефтегазовый университет»
625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38
