Смещение гидролиза соли в сторону усиления или уменьшения его

 

Задача 604. 
Лакмус изменяет окраску в интервале рН от 5 до 8,3. Какова будет окраска содержащего лакмус 0,001 М раствора ацетата натрия CH₃COONa  (K_Г = 5,6 ^. 10^-9): а) красная; б) фиолетовая; в) синяя?
Решение:
K_Г(CH₃COONa) = 5,6 ^. 10^-9.

CH₃COO- + H₂O ⇔ CH₃COOH + OH^-.                 

Находим степень гидролиза по формуле:

Далее определяем концентрацию ионов  OH^-:

[OH^-] = h ^. C_M = (2,37 ^. 10^-3) ^. (10^-3) = 2,37 ^. 10^-6 моль/л.

Находим рН раствора:

pОH = -lgО[H^-] = -lg2,37 ^. 10^-6 = 6 - lg2,37 = 6 - 0,375 = 5,625;
рН = 14 - рОН = 14 - 5,625 = 8,3                  

Реакция среды будет щелочной (рН = 8,3), поэтому окраска лакмуса будет синей.

Ответ: в).

---

Задача 605.
Индикатор метиловый оранжевый изменяет окраску от красной до желтой в интервале рН от 3,2 до 4,4. Какова будет окраска 0,1 М водного раствора ацетата аммония CH₃COONH₄, содержащего метиловый оранжевый: а) красная; б) оранжевая; в) желтая?
Решение:
CH₃COONH₄ - соль слабого основания и слабой кислоты, которая гидролизуется как по катиону, так и по аниону:

NH₄⁺ + H₂O ⇔ NH₄OH + H⁺;
CH₃COO- H₂O ⇔ CH₃COOH + OH^-.

Так как константы диссоциации NH₄OH и CH₃COOH приблизительно равны  1,8 ^. 10^-5, то соль будет в равной степени гидролизоваться и по катиону, и по аниону, образуя примерно равные количества ионов OH^- и  H⁺, реакция среды будет нейтральной, рН = 7.

Рассчитаем константу гидролиза:

Теперь рассчитаем степень гидролиза:

Находим концентрацию ионов H⁺ и  OH^-:

[H⁺] = [OH^-] = h ^. C_M = (1,73 ^. 10^-3) ^. (0,1)  = 1,73 ^. 10^-4 г/моль.                   

Отсюда: 

pH = lg [H⁺] = -lg1,73 ^. 10^-4 = 4 - lg1,73 = 4 - 0,24 = 3,76 или 3,8.

Так как рН = 3,8, т. е. имеет промежуточное значение между 3,2 и 4,4, значит, окраска метилового оранжевого скорее будет оранжевой.

Ответ: б). 

---

Задача 606.
Константы диссоциации азидоводорода HN₃ и гидроксида аммония NH₄OH примерно одинаковы. Каким будет соотношение значений рН в растворах NaN3 (pH1) и NH4NO3 (pH2 одинаковой молярной концентрации:
а) pH₁ > pH₂; б)  pH₁ = pH₂; в) pH₁ < pH₂?
Потому что: 1) обе соли гидролизуются в равной степени; 2) у одной соли гидролизуется катион, у другой - анион.
Решение:
а) NaN₃ - соль сильного основания и слабой кислоты, которая гидролизуется по аниону:

N₃^- + H₂0 ⇔   HN₃ + OH^-.                  

При гидролизе данной соли образуется избыток ионов  OH^-, поэтому реакция среды будет щелочной, рН > 7.

б) NH₄NO₃ - соль слабого основания и сильной кислоты, которая гидролизуется по катиону:

NH₄⁺ + H₂O ⇔ NH₄OH + H⁺.                    

При гидролизе данной соли образуется избыток иона H+, поэтому реакция среды раствора будет кислая, рН < 7.

Отсюда вытекает, что pH1 > pH₂, потому что у NaN₃ гидролизуется катион, а у NH₄NO₃ - анион.

Ответ: а2. 

---

Задача 607.
Добавление каких из перечисленных ниже реагентов к раствору FeCl₃ усилит гидролиз соли:
а)  HCl; б)  NaOH; в)  ZnCl₂; г)  Na₂CO₃; д)  NH₄Cl; е)  Zn; ж)  H₂O?
Решение:
FeCl₃ - соль слабого основания и сильной кислоты гидролизуется по катиону:

Fe³⁺ + H₂O ⇔ FeOH²⁺ + H⁺.               

Гидролиз соли в основном протекает по первой ступени и при этом образуется избыток ионов водорода.

а) Если в раствор FeCl₃ ввести раствор HCl, в растворе будет введено дополнительное количество ионов водорода (за счёт диссоциации кислоты  HCl ⇔ H⁺ + Cl^-), то, согласно принципу Ле Шателье, равновесие системы сместится в сторону уменьшения ионов водорода, т.е. в сторону ослабления гидролиза.

б) Если в раствор FeCl₃ ввести дополнительное количество раствора NaOH, то ионы OH^-, образующиеся при диссоциации щёлочи (NaOH ⇔ Na⁺ + OH^-), будут связывать ионы H⁺, образующиеся при гидролизе FeCl₃ в воду (H⁺ + OH^- ⇔ H₂O ). Поэтому, согласно принципу Ле Шателье, равновесие гидролиза FeCl₃ сместится в сторону дополнительного образования ионов H⁺, т.е. гидролиз соли усилится.

в) Если в раствор FeCl₃ ввести дополнительное количество раствора  ZnCl², гидролизующейся тоже по катиону, то в растворе будет образовываться дополнительное количество ионов  H⁺. Согласно принципу Ле Шателье, равновесие в системе сместится в сторону уменьшения концентрации ионов  H⁺, т.е. в сторону замедления гидролиза соли  FeCl₃.

г) Если в раствор FeCl₃ ввести раствор Na₂CO₃, гидролиз которой проходит по аниону:

CO₃^2- + H₂O ⇔ HCO₃^- + OH^-, то в растворе будет образовываться дополнительное количество ионов OH-, которые будут связываться с ионами H+, образуемыми при гидролизе соли FeCl3, с образованием молекул H₂O (H⁺ + OH^- ⇔ H₂O ), что вызовет взаимное усиление гидролиза обеих солей и в результате – конечных продуктов гидролиза (образование нерастворимого Fe(OH)₃ и выделение газообразного СО₂):

2Fe³⁺ + 3CO₃^2- + 3H₂O ⇔ 2Fe(OH)₃↓ + 3CO₂↑;             

2FeCl₃ + 3Na2CO₃ + 3H₂O ⇔ 2Fe(OH)₃↓ + 3CO₂↑.                      

д) Если в раствор FeCl₃ добавить раствор  NH₄Cl, гидролизующейся по катиону:
 NH₄⁺ + H₂O⇔ NH₄OH + H⁺, то в растворе будет происходить увеличение концентрации ионов  H⁺, что, согласно принципу Ле Шателье, сместит равновесие системы в сторону уменьшения гидролиза FeCl₃.

е) При добавлении в раствор FeCl₃ гранул цинка произойдёт связывание ионов водород. Объясняется это тем, что цинк как активный металл будет отдавать электроны ионам водорода, образующихся при гидролизе соли (Zn + 2H⁺ ⇔ Zn²⁺ + H₂↑), что приводит к уменьшению концентрации ионов H⁺ в растворе. Согласно принципу Ле Шателье, равновесие системы сместится в сторону увеличения концентрации ионов H⁺, т.е. в сторону усиления гидролиза FeCl₃.
ж) При добавлении воды в раствор соли FeCl₃ будет происходить разбавление раствора, что будет способствовать уменьшению концентрации всех веществ, участвующих в гидролизе, это приведёт к нарушению равновесия в растворе. Для того чтобы равновесие восстановилось некоторое количество соли должно дополнительно гидролизоваться, т. е .разбавление раствора соли способствует усилению гидролиза – процесса, связанного с поглощением воды.

Ответ: б); г); е); ж).

---