Определение реакции среды раствора соли

Задача 594.
Исходя из значений констант диссоциации соответствующих кислот и оснований, указать реакцию водных растворов следующих солей:  NH4CN,  NH4F,  (NH4)2S. 
Решение:
K(NH4OH) = 1,8 . 10-5; K(HCN) = 7,9 . 10-10; K(HF) = 6,6 . 10-4; K(H2S) = 6 . 10-8.  
Так как соли образованы слабыми основаниями и слабыми кислотами, то при взаимодействии с водой они гидролизуются как по катиону, так и по аниону, В этом случае реакция раствора зависит от относительной силы кислоты и основания, образующих данную соль.

а) NH4CN - соль слабого основания и слабой кислоты, поэтому гидролизуется как по катиону, так и по аниону. Но так как K(HCN) <  K(NH4OH) [(7,9 . 10-10) < (1,8 . 10-5)], то гидролизу преимущественно будут подвергаться анионы соли и реакция раствора будет преимущественно слабощелочной, рН > 7:

CN- + H2O ⇔ HCN + OH-.

б) NH4F. Так как K(HF) > K(NH4OH) [(6,6 . 10-4) < (1,8 . 10-5)], то гидролизу преимущественно будут подвергаться катионы соли и реакция раствора будет преимущественно слабокислой рН < 7:

NH4+ + H2O ⇔ NH4OH + H+.                       

в) (NH4)2S. Так как  K(H2S) < K(NH4OH) [(6 . 10-8) < (1,8 . 10-5)], то гидролизу преимущественно будут подвергаться анионы соли и реакция раствора будет преимущественно слабощелочной, рН > 7:

S2- + H2O ⇔ HS + OH-.


Задача 595.
При рН < 3,1 индикатор метиловый красный окрашен в красный цвет, при рН > 6,3 — в желтый, при промежуточных значениях рН — в оранжевый цвет. Какова будет окраска индикатора в 0,1 М растворе  ?
Решение:
K(NH4OH) = 1,8 . 10-5.
Уравнение гидролиза NH4Br:

NH4+ + H2O + NH4OH + H+.

Находим константу гидролиза:

константа гидролиза

Теперь найдём степень гидролиза:

константа гидролиза

Находим концентрацию ионов водорода:

[H+] = h . CM = (7,46 . 10-5) . (1 . 10-1) = 7,46 . 10-6.

Следовательно,

pH = -lg[H+] = -lg7,46 . 10-6 = 6 - lg7,46 = 6 - 0,87 = 5,13.                     

Так как  pH > 3,1, но < 5,13, то есть имеет промежуточное значение, значит, раствор будет окрашен в оранжевый цвет.

Ответ: оранжевый.


Задача 596.
Раствор NaH2PO4 имеет слабокислую, а раствор Na3PO4 - сильно-щелочную реакцию. Объяснить эти факты и мотивировать их соответствующими ионно-молекулярными уравнениями.
Решение:
а) Так как NaH2PO4 - соль сильного основания и слабой кислоты, то гидролиз протекает по аниону:

H2PO4- + H2O ⇔ H3PO4 + OH-.

В растворе проходит и диссоциация образовавшейся фосфорной кислоты:

H3PO4 ⇔ H+ + H2PO4-.

При гидролизе данной соли образуется ортофосфорная кислота, которая при диссоциации даёт в раствор дополнительное количество ионов водорода, которых намного больше, чем гидроксид-ионов, что и придаёт раствору слабокислую реакцию. Это можно объяснить тем, что в рассмотренном примере константа диссоциации H3PO4 превышает константу гидролиза аниона H2PO4-, поэтому раствор соли имеет слабокислую реакцию.

б) Так как Na3PO4 - соль сильного основания и слабой кислоты, то гидролиз протекает по аниону:

PO43- + H2O ⇔ HPO42-  + OH-.

В растворе проходит и диссоциация образовавшейся фосфорной кислоты:

H3PO4 ⇔ H+ + H2PO4-                 

В рассмотренном примере одновременно протекают два процесса: гидролиз соли, идущий с образованием гидроксид-ионов; диссоциация кислоты, идущая с образованием ионов водорода. Так как константа гидролиза аниона HPO42- намного превышает  константу диссоциации кислоты H3PO4, то в растворе будет избыток гидроксид-ионов, что и предаёт раствору сильно-щелочную реакцию.