Ионное уравнение гидролиза для фторида натрия

Фторид натрия: способы получения и химические свойства

Фторид натрия — соль щелочного металла натрия и плавиковой кислоты. Белое вещество, плавится без разложения. Умеренно растворяется в воде (гидролиз по аниону), растворимость мало зависит от температуры.

Относительная молекулярная масса Mr = 41,99; относительная плотность тв. и ж. вещества d = 2,558; t_пл = 997º C;

Способ получения

1. Фторид натрия можно получить путем взаимодействия при комнатой температуре натрия и фтора:

2Na + F₂ = 2NaF

2. В результате взаимодействия разбавленной плавиковой кислоты и гидроксида натрия, образуется фторид натрия и вода:

NaOH + HF = NaF + H₂O

Качественная реакция

Качественная реакция на фторид натрия — взаимодействие его с хлоридом кальция, в результате реакции происходит выпадение белого осадка:

1. При взаимодействии с хлоридом кальция , фторид натрия образует фторид кальция и хлорид натрия:

2NaF + CaCl₂ → 2NaCl + CaF₂↓

Химические свойства

1. Фторид натрия вступает в реакцию со сложными веществами :

1.1. Фторид натрия вступает во взаимодействие с концентрированными кислотами .

При кипении в результате взаимодействия с концентрированной серной кислотой фторид натрия образует сульфат натрия и газ фтороводород:

1.2. В реакции с насыщенным гидроксидом лития фторид натрия образует гидроксид натрия и фторид лития:

Гидролиз фторида натрия

NaF — соль образованная сильным основанием и слабой кислотой, поэтому реакция гидролиза протекает по аниону.

Молекулярное уравнение
NaF + HOH ⇄ HF + NaOH

Полное ионное уравнение
Na + + F — + HOH ⇄ HF + Na + + OH —

Сокращенное (краткое) ионное уравнение
F — + HOH ⇄ HF + OH —

Среда и pH раствора фторида натрия

В результате гидролиза образовались гидроксид-ионы (OH — ), поэтому раствор имеет щелочную среду (pH > 7).

Химимческие и физические свойства фтороводорода и фторидов металлов

Задача 819.
В каких сосудах хранят водный раствор фтороводорода? Как называют такой раствор?
Решение:
Раствор фтороводорода в воде называют «плавиковой кислотой». Это название происходит от плавикового шпата – основного сырья для получения HF. Замечательным свойством фтороводорода и плавиковой кислоты является их способность взаимодействовать с оксидом кремния (IV), входящим в состав стекла, в результате чего образуется газообразный фторид фтора SiF₄:

В растворе плавиковой кислоты выделения фторида кремния не происходит, так как он взаимодействует с молекулами HF c образованием хорошо растворимой комплексной кремнефтороводородной кислоты:

или уравнение реакции в общем виде:

Ввиду того, что Фтороводород разрушает стекло, поэтому в лаборатории его хранят в сосудах из свинца или стеклянных сосудах, покрытых изнутри слоем парафина, а также в сосудах из специальных сортов пластмасс.

Задача 820.
Какова реакция среды в водных растворах фторида натрия, фторида аммония, фторида кремния?
Решение:
а) Фторид натрия NaF – соль сильного основания (NaOH) и слабой кислоты (HF) гидролизуется по аниону:

NaF ↔ Na + + F — ;
F — + H₂O ↔ HF + OH —

или в молекулярной форме:

NaF + H₂O ↔ F + NaOH

В результате гидролиза в растворе появляется некоторый избыток ионов ОН-, которые придают раствору щелочную реакцию, рН > 7.

б) Фторид натрия NH₄F – соль слабого основания (NH₄OH) и слабой кислоты (HF) гидролизуется как по катиону, так и по аниону:

NH₄F ↔ NH₄ + + F — ;
NH₄ + + H₂O ↔ NH₄OH +Н + ;
F — + H₂O ↔ HF + OH — .

или в молекулярной форме:

NaF + H₂O ↔ HF + NaOH

В процессе гидролиза NH₄F в растворе образуются слабые электролиты (NH₄OH и HF), а также ионы Н + и ионы ОН — , которые соединяясь образуют воду
(Н + + ОН — ↔ Н₂О). При гидролизе соли, образованной слабой кислотой и слабым основанием, реакция раствора зависит от относительной силы кислоты и основания, образующих данную соль. Если K_D(кислота) = K_D(основание), то катион и анион гидролизуется в равной степени и реакция раствора будет нейтральной; если K_D(кислота) > K_Dоснование), то катион соли гидролизуется в большей степени, чем анион, так что концентрация ионов Н + в растворе будет больше, чем ионов ОН — и реакция среды будет слабокислой; наконец, если K_D(кислота) — .

Так как K_D(NH₄OH) = 1,79 . 10 -8 . 10 -4 , то гидролиз катиона NH₄ + будет преобладать над гидролизом аниона F — , значит, в растворе соли будет наблюдаться некоторый избыток ионов водорода Н + , что придаст раствору слабокислотную среду, (рН > 7 или рН = 7).

в) Фторид кремния SiF₄ в водных растворах подвергается гидролизу, в результате которого образуется фтористоводородная кислота (НF) и кремниевая кислота (H₂SiO₃):

Образующийся фтороводород взаимодействует SiF₄. При этом получается гексафторкремниевая (или кремнефтористоводородная) кислота:

Суммарный процесс можно выразить уравнением:

В результате гидролиза фторида кремния образуются кислоты, поэтому реакция раствора будет кислой, рН

Задача 821.
Могут ли галогеноводороды в каких-либо реакциях играть роль окислителя? Дать мотивированный ответ.
Решение:
Поскольку галогенид-ионы не способны присоединять электроны, то в реакциях окисления-восстановления они могут играть только роль восстановителей, за исключением ионов F-, а ионы водорода способны присоединять электроны. Поэтому галогеноводороды за счёт ионов Н + могут играть роль окислителя. Например, в реакциях с металлами ионы водорода, входящие в состав галогеноводорода, восстанавливаются последними до свободного водорода. При этом галгеноводороды могут реагировать только с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода, а точнее со всеми металлами, имеющими отрицательные стандартные потенциалы, Так цинк вытесняет водород из раствора соляной кислоты:

Электронные уравнения полуреакций:

Zn 0 + 2H + ↔ Zn 2+ + H₂O;

К реакциям, в которых галогеноводороды играют роль окислителя, относятся реакции термической диссоциации:

Задача 822.
Действием каких галогенов можно выделить свободный бром из растворов: а) бромида калия; б) бромата калия? Дать мотивированный ответ, используя данные таблицы стандартных электродных потенциалов.
Решение:
Электродный потенциал системы: B_r2 + 2 = 2Br — равен 1,07 В ( 0 _(Red.) ).
а) В бромиде калия степень окисления брома равна -1, поэтому бром в KBr только восстановителем, В растворе бромида калия бром может быть вытеснен окислителем, электродный потенциал которого значительно больше, чем у KBr. Так как электродный потенциал системы Cl₂ + 2 = 2Cl — равен 1,36 В ( 0 _(Ok.) ), то хлор может вытеснить бром из бромида калия ( 0 _(Red.) ) ( 0 _(Ok.) ):

б) В бромате калия KBrO₃ степень окисления брома равна +5, поэтому он будет играть роль окислителя. Значит, электродный потенциал галогена, который вытеснит бром из бромата калия, должен быть меньше. Так как электродные потенциалы системы Г₂ + 10 = 2Г +5 для брома хлора и йода, соответственно равны 1,52 В, 1,49 В и 1,19 В. Следовательно, восстановителем может быть йод: