Прыклад пытанняў для абмеркавання па гідролізе солі
Гідроліз солі — гэта хімічная з'ява, якая ўключае рэакцыю солі з вадой, пры якой у якасці пабочнага прадукту ўтвараецца кіслата або аснова. Гэты працэс часта з'яўляецца важнай тэмай на ўроках хіміі, таму што разуменне гідролізу солі можа даць фундаментальнае разуменне ўласцівасцей раствораў і дапамагчы ў вызначэнні pH раствораў. У гэтым артыкуле мы абмяркуем некалькі прыкладаў задач і іх рашэнні, звязаных з гідролізам солі.
Асноўныя паняцці гідролізу солі
Гідроліз солі адбываецца, калі соль раскладаецца ў вадзе, і яе іёны рэагуюць з малекуламі вады, утвараючы кіслату або аснову. Не ўсе солі гідралізуюцца ў вадзе; некаторыя з іх нейтральныя, гэта значыць, яны не змяняюць pH раствора. Аднак некаторыя солі могуць утвараць кіслыя або асноўныя растворы ў залежнасці ад крыніцы кіслаты і асновы, якія ўтварылі соль.
Каб зразумець гэты механізм, важна ведаць, што:
– Солі моцных кіслот і моцных асноў (напрыклад, NaCl) звычайна не падвяргаюцца гідролізу, і раствор застаецца нейтральным.
– Солі слабых кіслот і моцных асноў (напрыклад, CH3COONa) звычайна ўтвараюць асноўныя растворы.
– Солі моцных кіслот і слабых асноў (напрыклад, NH4Cl) звычайна ўтвараюць кіслыя растворы.
– Солі слабых кіслот і слабых асноў могуць рэагаваць з вадой і вызначаць канчатковы pH у залежнасці ад адноснай сілы кіслаты і асновы.
Прыклады пытанняў і абмеркаванне
Пытанне 1: Гідроліз ацэтату калію (CH3COOK)
Пытанне:
Ці з'яўляецца раствор ацэтату калію (CH3COOK) кіслым, асноўным ці нейтральным? Напішыце рэакцыю гідролізу, якая адбываецца, і вызначце pH раствора.
Абмеркаванне:
Ацэтат калію (CH3COOK) — гэта соль слабай кіслаты (воцатнай кіслаты, CH3COOH) і моцнай асновы (гідраксіду калію, KOH). З гэтага можна зрабіць выснову, што раствор CH3COOK, верагодна, з'яўляецца шчолачным, паколькі ацэтат-іон (CH3COO⁻) можа гідралізавацца ў вадзе.
Рэакцыя выглядае наступным чынам:
\[ CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^- \]
Ацэтат-іоны (CH3COO⁻) прымаюць пратоны (H⁺) з вады (H2O), утвараючы воцатную кіслату (CH3COOH) і гідраксід-іоны (OH⁻). Прысутнасць гідраксід-іонаў (OH⁻) у растворы робіць яго шчолачным.
Каб вызначыць pH, нам патрэбна канцэнтрацыя іонаў OH⁻. Напрыклад, у нас ёсць 0,1 М раствор CH3COOK, а канстанта іянізацыі воцатнай кіслаты (Ka) складае 1,8 × 10⁻⁵.
Прынятыя крокі:
1. Выкарыстоўваючы базавую канстанту (Kb) для іона CH3COO⁻:
\[ K_b = \frac{K_w}{K_a} = \frac{10^{-14}}{1,8 \times 10^{-5}} = 5,56 \times 10^{-10} \]
2. Дысацыяваць іоны CH3COO⁻ ў растворы:
\[ K_b = \frac{[CH_3COOH][OH^-]}{[CH_3COO^-]} \]
Хай ступень дысацыяцыі роўная «x»:
\[5,56 \times 10^{-10} = \frac{x^2}{0,1-x} \]
Не зважаючы на малы \(x\) у назоўніку, можна спрасціць:
\[ x^2 \прыблізна 5,56 \times 10^{-11} \Rightarrow x = \sqrt{5,56 \times 10^{-11}} = 7,45 \times 10^{-6} \]
Канцэнтрацыя OH⁻:
\[ [OH^-] = 7,45 \times 10^{-6} \]
pOH раствора:
\[pOH = -\log [OH^-] = -\log (7,45 \times 10^{-6}) \прыблізна 5,13 \]
Выкарыстоўваючы сувязь паміж pH і pOH:
\[ pH = 14 – pOH = 14 – 5,13 = 8,87 \]
Такім чынам, раствор CH3COOK з'яўляецца шчолачным з pH каля 8,87.
Пытанне 2: Гідроліз хларыду амонію (NH4Cl)
Пытанне:
Ці з'яўляецца раствор хларыду амонію (NH4Cl) кіслым, асноўным ці нейтральным? Напішыце рэакцыю гідролізу, якая адбываецца, і вызначце pH раствора.
Абмеркаванне:
Хларыд амонію (NH4Cl) — гэта соль моцнай кіслаты (HCl) і слабай асновы (NH3). З гэтага можна зрабіць выснову, што раствор кіслы, бо іон амонію (NH4⁺) можа гідралізавацца ў вадзе.
Рэакцыя выглядае наступным чынам:
\[ NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 + H_3O^+ \]
Іоны амонію (NH4⁺) аддаюць пратоны (H⁺) малекулам вады (H2O), утвараючы іоны аміяку (NH3) і гідронію (H3O⁺). Прысутнасць іонаў гідронію (H3O⁺) у гэтым растворы робіць яго кіслым.
Напрыклад, у нас ёсць 0,1 М раствор NH4Cl. Асноўная канстанта іанізацыі (Kb) для NH3 складае 1,8 × 10⁻⁵.
Прынятыя крокі:
1. Выкарыстоўваючы кіслотную пастаянную (Ka) для іона NH4⁺:
\[K_a = \frac{K_w}{K_b} = \frac{10^{-14}}{1,8 \times 10^{-5}} = 5,56 \times 10^{-10} \]
2. Дысацыяваць іоны NH4⁺ у растворы:
\[K_a = \frac{[NH_3][H_3O^+]}{[NH_4^+]} \]
Хай ступень дысацыяцыі роўная «x»:
\[5,56 \times 10^{-10} = \frac{x^2}{0,1-x} \]
Не зважаючы на малы \(x\) у назоўніку, можна спрасціць:
\[ x^2 \прыблізна 5,56 \times 10^{-11} \Rightarrow x = \sqrt{5,56 \times 10^{-11}} = 7,45 \times 10^{-6} \]
Канцэнтрацыя H3O⁺:
\[ [H_3O^+] = 7,45 \times 10^{-6} \]
pH раствора:
pH = -log [H₃O₆+] = -log (7,45 × 10⁻⁶) прыблізна 5,13
Такім чынам, раствор NH4Cl з'яўляецца кіслым з pH каля 5,13.
У абодвух прыведзеных вышэй прыкладах мы бачым, як вызначэнне тыпу гідролізу можа дапамагчы вызначыць характар раствора. Ужываючы канстанту раўнавагі іянізацыі (Ka або Kb) і некалькі простых здагадак, мы можам даволі лёгка вырашыць гэтыя праблемы.
Гэта абмеркаванне праблем гідролізу соляў не толькі трэніруе аналітычныя навыкі ў матэматычных разліках, але і паглыбляе разуменне асноўных паняццяў хіміі раствораў. Разуменне таго, як іёны рознага паходжання ўносяць пратоны або акцэптары ў малекулы вады, і як гэта ўплывае на pH раствора, мае фундаментальнае значэнне для авалодання многімі складанымі тэмамі ў хіміі.
