Напишите уравнение гидролиза хлорида аммония

Вычисление константы гидролиза, определение степени гидролиза соли

Задача 588.
Вычислить константу гидролиза фторида калия, определить степень гидролиза этой соли в 0,01 М растворе и рН раствора.
Решение:
K(HF) = 6,6 . 10 -4 .
KF — соль сильного основания и слабой кислоты, поэтому гидролиз соли проходит по аниону:

Константа гидролиза соли определяется константой диссоциации образовавшейся кислоты HF и определяется по формуле:

Теперь рассчитаем концентрацию образовавшихся ионов OH — :

Ответ: К_Г = 1,5 . 10 -11 ; h = 3,9 . 10 -5 ; pH = 7,59.

Задача 589.
Вычислить константу гидролиза хлорида аммония, определить степень гидролиза этой соли в 0,01 М растворе и рН раствора.
Решение:
K(NH₄OH) = 1,8 . 10-5.
NH₄Cl — соль слабого основания и сильной кислоты гидролизуется по катиону:

Константа гидролиза соли определяется константой диссоциации образовавшегося основания NH₄OH и определяется по формуле:

Теперь рассчитаем концентрацию образовавшихся ионов H + :

Ответ: К_Г = 5,6 . 10 -10 ; h = 2,4 . 10 -4 ; pH = 6,65.

Задача 590.
Определить рН 0,02 н. раствора соды Na₂CO₃, учитывая только первую ступень гидролиза.
Решение:
K₁(H₂CO₃) = 4,5 . 10 -7 .
Na₂CO₃ — соль сильного основания и слабой кислоты, поэтому гидролиз соли проходит по аниону:

Здесь h — степень гидролиза соли, показывает долю гидролизованных ионов.

Теперь рассчитаем концентрацию образовавшихся ионов OH — :

Общая химия

Гидролиз солей

В общем случае гидролиз – это реакция обменного разложения вещества водой. Гидролизу подвержены соединения различных классов.

Гидролиз солей – процесс взаимодействия ионов, образовавшихся при диссоциации соли, с молекулами воды, сопровождающийся образованием слабых электролитов и изменением рН среды.

В реакции гидролиза вступают соли, образованные слабой кислотой и слабым основанием, или слабой кислотой и сильным основанием, или слабым основанием и сильной кислотой. Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, гидролизу не подвергаются

Растворы солей, образованных слабой кислотой и сильным основанием, имеют щелочную реакцию. Например при растворении в воде цианида калия он полностью диссоциирует (все соли сильные электролиты):

Образующиеся в результате диссоциации ионы калия соответствуют сильному электролиту КОН, а цианид-ионы — слабой циановодородной кислоте HCN. Ионы водорода, образовавшиеся в результате диссоциации молекул воды, связываются цианид-ионами в молекулы HCN, в результате в растворе накапливаются ионы гидроксила:

Обычно эти два процесса при записи объединяют, получая сокращенное ионное уравнение гидролиза:

рН этого раствора больше 7. Такой гидролиз называется гидролизом по аниону. Для него можно записать полное ионное:

K + + CN — + H₂O =K + + HCN + OH —

и молекулярное уравнение:

Растворы солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой, имеют кислую реакцию. Аналогично предыдущему примеру гидролиз хлорида аммония NH₄Cl:

Диссоциация при растворении соли:

Слабому основанию — аммиаку — соответствует ион аммония NH₄ + , он и будет взаимодействовать с молекулами воды образуя слабый электролит:

В растворе накапливаются ионы водорода, среда кислая, рН раствора меньше 7. Такой гидролиз называется гидролизом по катиону. Полное ионное уравнение:

Особенно глубоко протекает гидролиз солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием. В этом случае происходит гидролиз по катиону и аниону. Пример — гидролиз сульфида аммония. Соль при растворении в воде диссоциирует:

Оба иона, образовавшиеся при диссоциации, соответствуют слабым элетролитам, поэтому протекает гидролиз по катиону:

Ионы водорода и гидроксила дают молекулы воды — среда не может быть одновременно кислотй и щелочной:

однако среда не будет нейтральной. Реакция среды будет определяться соотношением констант диссоциации кислоты и основания. Если больше константа диссоциации основания (основание сильнее кислоты), среда будет щелочной, если больше константа диссоциации кислоты (кислота сильнее основаниия) — кислой. В приведенном примере аммиак — более сильный электролит по сравнению с сероводородной кислотой, поэтому среда будет слабощелочной, рН > 7.

В редких случаях, когда константы диссоциации кислоты и основания практически одинаковы, например, при гидролизе ацетата аммония CH₃COONH₄, среда будет почти нейтральная.

Если соль образована многокислотным основанием или многоосновной кислотой, гидролиз протекает ступенчато. Пример — гидролиз хлорида железа(III). Диссоциация соли при растворении:

Ион Fe 3+ соответствует слабому трехкислотному основанию Fe(OH)₃, он и подвергается ступенчатому гидролизу. I-я ступень:

Гидролиз по первой ступени всегда протекает в значительно большей степени, чем по второй. Кроме того, ионы, образующиеся при гидролизе по первой ступени (в рассмотренном примере — ионы H + ), способствуют смещению равновесия второйступени влево, т. е. также подавляют гидролиз по второй ступени. Поэтому в обычных условиях (комнатная температура, атмосферное давление) гидролизом по второй и последующим ступеням можно пренебречь.

Следующий пример — гидролиз карбоната натрия Na₃CO₃. Диссоциация:

Ион соответствует слабой двухосновной угольной кислоте, именно он и подвергается гидролизу. I-я ступень:

И опять в обычных условиях существенна только первая ступень гидролиза.

УЧЕБНАЯ КНИГА ПО ХИМИИ

ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ СРЕДНИХ ШКОЛ,
СТУДЕНТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ВУЗОВ И ШКОЛЬНИКОВ 9–10 КЛАССОВ,
РЕШИВШИХ ПОСВЯТИТЬ СЕБЯ ХИМИИ И ЕСТЕСТВОЗНАНИЮ

УЧЕБНИКЗАДАЧНИКЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМНАУЧНЫЕ РАССКАЗЫ ДЛЯ ЧТЕНИЯ

Продолжение. См. № 4–14, 16–28, 30–34, 37–44, 47, 48/2002;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22,23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47/2003;
1, 2, 3, 4, 5/2004

§ 7.3. Соли. Гидролиз

Взаимодействие ионов солей с водой – явление, широко распространенное в природе и играющее огромную роль как в технологии, так и в быту. От чего зависит рН океанских и речных вод, крови человека, газированной воды? Почему пекарные добавки поднимают тесто? Много других ответов поможет вам найти чтение этого раздела.

Водные растворы солей в зависимости от природы образующих их кислот и оснований могут быть кислотными, щелочными и нейтральными. Так, растворы хлорида аммония, хлорида железа или сульфата алюминия имеют кислотную среду. Растворы ацетата натрия, карбоната натрия (сода), ацетата кальция имеют основную (щелочную) реакцию. А растворы ацетата аммония, хлорида натрия (поваренная соль), сульфата натрия почти нейтральные. Почему? Кислотность раствора хлорида железа настолько велика, что в этом растворе цинк «растворяется» с выделением водорода, как в растворе соляной кислоты.
Кислотность или основность водных растворов солей объясняется протеканием в них реакций гидролиза. В широком понимании гидролиз – это любое взаимодействие вещества с водой. Сейчас мы будем изучать гидролиз как реакцию иона соли с водой.
Гидролиз – процесс, обратный нейтрализации (реакция между кислотой и основанием с выделением воды), а константа гидролиза записывается выражением, обратным выражению константы равновесия нейтрализации.
Большинство солей – сильные электролиты и находятся в водном растворе в виде ионов, поэтому уравнения реакции гидролиза следует записывать сокращенным молекульно-ионным способом, как реакцию между ионом и молекулами воды.
Характер протекания гидролиза, т. е. природа образующихся продуктов реакции, и среда получающегося раствора зависят от сочетания силы кислоты и силы основания, образующих соль. Возможны четыре варианта взаимодействия ионов соли в зависимости от ее природы.

1. Соль образована сильной кислотой и слабым основанием, например хлорид железа FeCl₃, хлорид аммония NH₄Cl, хлорид цинка ZnCl₂, сульфат меди CuSO₄.
Когда вас попросят написать уравнение реакции гидролиза соли (правильнее – гидролиз иона), обязательно напишите уравнение диссоциации соли на ионы. Например, обсудим гидролиз хлорида железа FeCl₃. Уравнение диссоциации:

Далее следует (в уме) посмотреть, какой из ионов может реагировать с молекулой воды, помня, что молекула воды состоит из иона водорода Н + и гидроксид-иона ОН – . Возможна ли реакция иона железа с ионом водорода и хлорид-иона с гидроксид-ионом? Конечно, нет – ведь эти пары ионов имеют одинаковые заряды!
Возможна ли реакция между хлорид-ионом и молекулой воды (ее ионом водорода)? Реакция невозможна, т. к. образовалась бы молекула хлороводорода, которая в водном растворе является сильным электролитом и находится в состоянии исходных ионов.
Остается единственная возможность – реакция между ионом железа Fe 3+ и молекулой воды (ее гидроксид-ионом) с образованием слабого электролита – гидроксо-иона железа FeОН 2+ :

Fe 3+ + Н₂О = FeОН 2+ + Н + .

Образующиеся ионы водорода обусловливают кислотную среду раствора (рН 2+ реагирует по второй ступени с еще одной молекулой воды:

Наконец, реакция проходит и по третьей ступени:

В водном растворе гидролиз по третьей ступени не проходит – из раствора хлорида железа не выпадает осадок гидроксида железа(III) Fe(ОН)₃ из-за накопления ионов водорода Н + по первым двум ступеням, что смещает равновесие третьей ступени реакции гидролиза влево.
Чтобы реакция гидролиза прошла по третьей ступени, следует равновесие третьей ступени сместить вправо. Это можно сделать удалением ионов водорода Н + из сферы реакции, для чего достаточно ввести гидроксид-ионы приливанием раствора гидроксида натрия, что приводит к образованию слабого электролита – воды Н₂О:

Таким образом, известная вам реакция образования осадка гидроксида железа(III) по реакции между хлоридом железа и гидроксидом натрия в водном растворе, обычно записываемая в других школьных учебниках уравнением

есть реакция гидролиза, смещенная вправо гидроксид-ионами. В тех же учебниках эта реакция называется реакцией обмена, что правильно только в том случае, если она проходит в кристаллическом состоянии (или в особых условиях в газовой фазе). В водном растворе нет хлорида железа, гидроксида натрия и хлорида натрия, а есть только составляющие их ионы.
Следовательно, реакцию гидролиза иона железа можно представить тремя уравнениями:

Fe 3+ + Н₂О = FeОН 2+ + Н + ,

Реакцию гидролиза хлорида аммония NH₄Cl, точнее иона аммония, записывают одним уравнением:

+ Н₂О = NH₄ОН + Н + .

Образующийся ион водорода обусловливает кислотную среду раствора, т. е. рН + ]. Концентрацию иона аммония можно считать равной концентрации его соли, т. е. [] = с_соли.

Тогда К_гидр = = .

Второе преобразование. Умножим числитель и знаменатель на концентрацию того из ионов [Н + ] или [ОН — ], который с имеющейся в числителе концентрацией другого иона дает ионное произведение воды К_в. В данном случае умножим числитель и знаменатель на концентрацию гидроксид-ионов и получим новое выражение константы гидролиза:

К_гидр = = =

Выражение есть не что иное, как обратная константа диссоциации гидроксида аммония:

NH₄ОН = + ОН — ,

К_осн =

Учитывая это, получаем новое выражение константы гидролиза:

К_гидр =

Это выражение показывает, что чем меньше константа диссоциации основания (или кислоты), тем больше константа гидролиза, тем сильнее смещено равновесие реакции гидролиза вправо и тем выше кислотность (основность) раствора, т. е. меньше (больше) значение рН.
Объединяем результаты двух преобразований выражения константы гидролиза:

=

Откуда [Н + ] = .

Пример. Рассчитать рН 0,01М раствора хлорида аммония. Константа диссоциации гидроксида аммония равна К_осн = 1,79•10 -5 .
Воспользуемся приведенной выше формулой:

[Н + ] = = = 2, 36 • 10 -6

pН = 5,6 (среда раствора кислотная).

Какой должна быть концентрация соляной кислоты, чтобы ее раствор имел такое же значение рН? Можно дать приближенный ответ.