Степень гидролиза и константа гидролиза

Под степенью гидролиза понимают число h, показывающее какая часть от общего количества соли гидролизована.

Степень гидролиза определяется соотношением:

 

Познакомимся с вычислением степени гидролиза на примере KCN. Гидролиз этой соли может быть представлен следующим ионным уравнением:

.

Напишем уравнение константы равновесия этой реакции:

.

Величина [H₂O] может считаться постоянной, т.к. вода находится в растворе в большом избытке. Перенесем её в левую часть уравнения:

.

Произведение двух констант — это тоже константа, называемая константой гидролиза:

. (10)

Числовое значение К _гидр можно найти из величины и . Из ионного произведения воды:

получим: . (11)

Подставим полученное выражение (11) для [OH^–] в уравнение (10):

или ,

где — константа диссоциации цианисто­водородной кислоты.

Уравнение (10) будет иметь вид:

. (12)

Из уравнения (12) определим степень гидролиза соли. Пусть концентрация соли С моль/л. Если степень гидролиза h, то гидро­лизовано С ∙hмоль соли и образовано С ∙hмоль HCN и С ∙h моль ионов ОН^–:

.

Следовательно: .

Так как величина h обычно мала по сравнению с единицей, то

;

. (13)

Полученное выше уравнение (13) подтверждает общие положения, что степень гидролиза тем больше:

а) чем больше (т.е. чем выше температура), так как с ростом температуры ионное произведение воды () быстро растет);

б) чем меньше К _кисл (т.е. чем слабей кислота, соль которой подвергается гидролизу);

в) чем меньше концентрация С, т.е. чем сильней разбавлен раствор.

Аналогично выводится формула для вычисления степени гидролиза солей сильных кислот и слабых оснований, например, NH₄Cl:

;

.

Примеры решения задач

Пример 1. Вычисление водородного показателя (рН) раствора.

Вычислите рН раствора КОН, содержащегося в растворе в концентрации моль/л.

Решение: Концентрация ОН^– ионов в растворе КОН равна моль/л. Определим концентрацию ионов [H⁺]:

;

.

Пример 2. Вычисление концентрации ионов ОН^– по величине водородного показателя раствора.

Вычислите концентрацию ОН^– ионов в растворе рН которого равен 3,28. Определим по величине рН концентрацию ионов Н⁺ в растворе ; .

моль/л.

Определим концентрацию ионов ОН^– по величине ионного произведения воды:

моль/л.

Пример 3. Вычисление рН сильного электролита с учетом его коэффициента активности.

Найдите водородный показатель 0,175М раствора HNO₃.

Решение: Определим активную концентрацию электролита. Для этого вычислим ионную силу раствора:

,

где С ₁, С ₂ – молярные концентрации отдельных присутствующих в растворе ионов; z ₁, z ₂ – их заряды:

.

По вычисленной ионной силе находим коэффициент активности иона Н⁺ (см. таблицу 9):

;

.

Водородный показатель раствора HNO₃ равен:

.

9 Таблица

Коэффициенты активности ионов

Ионы	Ионная сила раствора
0,001	0,002	0,005	0,01	0,02	0,05	0,1	0,2
H+	0,975	0,967	0,950	0,923	0,914	0,880	0,860	0,830
Li+	0,975	0,965	0,948	0,929	0,907	0,870	0,865	0,800
Rb+, Cs+, NH+, Ag+	0,975	0,964	0,945	0,924	0,898	0,850	0,800	0,750
K+, Cl–, Br–, I–, CN–, NO3–	0,975	0,964	0,945	0,925	0,899	0,850	0,805	0,755
OH–, F–, CNS–, MnO4–	0,975	0,964	0,946	0,926	0,900	0,855	0,810	0,760
Na+	0,975	0,964	0,947	0,928	0,902	0,860	0,820	0,775
SO42–, CrO42–	0,903	0,867	0,803	0,740	0,660	0,545	0,445	0,355
Pb2+, CO3–, SO32–	0,903	0,868	0,805	0,742	0,665	0,550	0,455	0,370
Sr2+, Ba2+, Cd2+, S2–	0,903	0,868	0,805	0,744	0,670	0,555	0,465	0,380
Ca2+, Cu2+, Zn2+, Mn2+, Fe2+, Ni2+, Co2+	0,905	0,870	0,809	0,749	0,675	0,570	0,485	0,405
Mg2+, Be2+	0,906	0,872	0,813	0,755		0,595	0,520	0,450
PO43–, [Fe(CN)6]3–	0,796	0,725	0,612	0,505	0,395	0,250	0,160	0,095
Al3+, Fe3+, Cr3+	0,802	0,738	0,632	0,540	0,445	0,325	0,245	0,180
[Fe(CN)6]4–	0,668	0,570	0,425	0,310	0,200	0,100	0,048	0,021

 

Пример 4. Вычисление рН смеси сильных электролитов.

Определить рН раствора, содержащего в 1л 0,01 моль NaOH и 0,12 моль NaCl.

Решение: Ионная сила раствора:

.

Коэффициент активности иона ОН^- равен: ;

;

;

.

В случае приближенного расчета (без учета активности)
получим:

[OH^–]=0,01=10^–2;

;

.

Разница всего 0,1.

Пример 5. Вычисление рН раствора слабого электролита.

Определите рН 0,17н. CH₃COOH, константа диссоциации
которой равна .

Решение: В соответствии с законом разбавления Оствальда, степень диссоциации равна:

.

Концентрация ионов моль/л.

.

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Содержание работы:

1. После ознакомления с теоретическим материалом выполнить опыты и записать результаты наблюдений.

2. На основании экспериментальных данных по опыту 3 сделать записи о том, протекает ли гидролиз в растворе каждого из соединений; сделать вывод о том, для каких соединений протекает гидролиз. Записать молекулярные, ионно-молекулярные и краткие ионные уравнения реакций гидролиза.

3. По опыту 4 записать молекулярные, ионно-молекулярные и краткие ионные уравнения реакций гидролиза, сделать вывод
о влиянии температуры и влиянии природы соли на процесс
гидролиза.