Написать уравнение гидролиза na2co3 по 1

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.

Гидролиз карбоната натрия

Na₂CO₃ — соль образованная сильным основанием и слабой кислотой, поэтому реакция гидролиза протекает по аниону.

Первая стадия (ступень) гидролиза

Молекулярное уравнение
Na₂CO₃ + HOH ⇄ NaHCO₃ + NaOH

Полное ионное уравнение
2Na + + CO₃ 2- + HOH ⇄ Na + + HCO₃ — + Na + + OH —

Сокращенное (краткое) ионное уравнение
CO₃ 2- + HOH ⇄ HCO₃ — + OH —

Вторая стадия (ступень) гидролиза

Молекулярное уравнение
NaHCO₃ + HOH ⇄ H₂CO₃ + NaOH

Полное ионное уравнение
Na + + HCO₃ — + HOH ⇄ H₂CO₃ + Na + + OH —

Сокращенное (краткое) ионное уравнение
HCO₃ — + HOH ⇄ H₂CO₃ + OH —

Среда и pH раствора карбоната натрия

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

Соли. Гидролиз. Расчет рН 0,1М раствора карбоната натрия. Концентрация раствора гидроксида натрия в воде

Страницы работы

Содержание работы

§ 7.3. Соли. Гидролиз

2. Соль образована слабой кислотой и сильным основанием, например ацетат натрия NaCH₃COO, карбонат натрия (сода) Na₂CO₃, нитрит натрия NaNO₂, сульфит натрия Na₂SO₃, сульфид натрия Na₂S, цианид натрия NaCN. Карбонат натрия диссоциирует:

Na₂CO₃ = 2Na + + .

Гидролизу подвергается карбонат-ион. Гидролиз проходит в две ступени:

+ Н₂О = + ОН – ,

+ Н₂О = Н₂CO₃ + ОН – .

В водном растворе гидролиз по второй ступени не проходит – из раствора соды углекислый газ не выделяется. Чтобы гидролиз прошел по второй ступени, равновесие следует сместить вправо добавлением в раствор кислоты (ионов водорода). Образующаяся при этом неустойчивая угольная кислота распадается на углекислый газ и воду:

Обычно приводимое в учебниках химии уравнение реакции между карбонатом натрия и кислотой с образованием углекислого газа

представляет собой смещенную вправо реакцию гидролиза. Кроме того, это не реакция обмена, а реакция гидролиза, проходящая по второй ступени. Как реакция обмена она протекает при действии газообразного хлороводорода на кристаллический карбонат натрия.

Пример. Рассчитать рН 0,1М раствора карбоната натрия. Будем считать, что гидролиз проходит только по первой ступени:

+ Н₂О = + ОН – .

После преобразований константы гидролиза получаем:

В этом выражении К_кисл есть константа диссоциации иона :

= + Н + ,

Обратите внимание, что в расчете используется константа диссоциации кислоты H₂CO₃ по второй ступени! Для угольной кислоты из справочных данных находим:

Н₂СО₃ = + Н +

= + Н +

Эти данные подставляем в формулу:

рОН = –lg 4,22•10 –3 = 2,4, рН = 14 – рОН = 11,6.

При какой концентрации раствора гидроксида натрия в воде достигается то же значение рН? Рассчитайте. Можно дать приблизительный ответ. А как быть, если вас попросят написать уравнение гидролиза кислой соли, например гидрокарбоната натрия NaHCO₃? Если вы сразу же напишите уравнение диссоциации соли

NaHCO₃ = Na + + , то, очевидно, гидролизу подвергается ион и уравнение гидролиза имеет вид:

+ Н₂О = Н₂СO₃ + ОН – .

Образование неустойчивой угольной кислоты приводит к тому, что уже при слабом нагревании начинается выделение из раствора углекислого газа (тесто с добавленным в него пекарским порошком «поднимается»). По теории кислот и оснований И.Н.Брёнстеда кислотный ион может быть и кислотой, и основанием в зависимости от того, записано ли уравнение реакции гидролиза или уравнение взаимодействия с ионом водорода:

3. Соль образована слабым основанием и слабой кислотой, например ацетат аммония NH₄CH₃COO, гидрокарбонат аммония NH₄HCO₃, гидросульфит аммония NH₄HSO₃, нитрит аммония NH₄NO₂. Гидролиз такой соли рассмотрим на примере ацетата аммония, диссоциирующего в водном растворе по уравнению

NH₄CH₃COO = + CH₃COO – .

Оба иона этой соли образуют с водой слабые электролиты – гидроксид аммония и уксусную кислоту, поэтому реакцию гидролиза можно описать одним общим уравнением:

+ CH₃COO – + Н₂О = NН₄ОН + СН₃СООН.

В связи с тем, что константы диссоциации уксусной кислоты СН₃СООН и гидроксида аммония NН₄ОН примерно одинаковы, концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов также примерно равны, и поэтому раствор ацетата натрия имеет примерно нейтральную среду, рН 7. Гидролиз соли (NH₄)₂S, диссоциирующей по уравнению

(NH₄)₂S = 2 + S 2– , проходит по двум ступеням:

+ S 2– + Н₂О = NH₄ОН + НS – (1-я ступень),

+ НS – + Н₂О = NH₄ОН + Н₂S (2-я ступень).

В отличие от двух предыдущих вариантов гидролиза (соль образована сильной кислотой и слабым основанием или слабой кислотой и сильным основанием) в данном случае рН раствора не зависит от концентрации соли (но зависит от того, какой из одноименных ионов дополнительно введен в раствор).