В) Соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой.

Лекция № 5. «Реакции в растворах электролитов».

Формулировка и мотивация темы: на занятии будут рассмотрены суть и механизмы различных типов реакций, протекающих в растворах, условия их протекания. Мы научимся составлять ионные уравнения этих реакций.

Соль гидрокарбонат натрия (то есть пищевая сода) при растворении в воде образует щелочной раствор, обладающий моющим действием. Это связано с процессом гидролиза, которому подвергаются в воде некоторые соли. На занятии мы узнаем механизм этого процесса и научимся предсказывать реакцию среды раствора той или иной соли.

План лекции:

1.Реакции обмена в растворах электролитов.

2. Окислительно-восстановительные реакции в растворах электролитов.

3. Гидролиз солей и среда в растворах электролитов.

Реакции в растворах электролитов

С точки зрения теории электролитической диссоциации реакции в растворах протекают между ионами.

1. Реакции обмена.

CuSO₄+2KOH=Cu(OH)₂↓+K₂SO₄

Запишем вещества так, как они находятся в растворе (воспользуемся таблицей растворимости солей):

Cu²⁺+ SO₄²⁺ +2K⁺+2OH^-= Cu(OH)₂↓+ 2K⁺+ SO₄^2- полная ионная форма

Сокращаем одинаковые ионы в обеих частях уравнения:

Cu²⁺+2OH^- = Cu(OH)₂↓ сокращенная ионная форма.

В соответствии с теорией электролитической диссоциации данная реакция в конечном результате сводится к образованию гидроксида меди из ионов Cu²⁺ и OH^-. Ионы SO₄²⁺ и K⁺ участия в реакции не принимали (как были в растворе, так и остались).

 

К₂СО₃+2НNО₃=2КNО₃+СО₂↑+Н₂О

Запишем вещества так, как они находятся в растворе, при этом газообразные и твердые продукты реакции, а также вода записываются целиком, т.к. они не являются растворенными в воде ионами:

2К+ СО₃^2-+2Н⁺+2NО₃^-=2К⁺+2NО₃^-+ СО₂↑+ Н₂О полная ионная форма

СО₃^2-+2Н⁺= СО₂↑+ Н₂О сокращенная ионная форма.

Данная реакция сводится к образованию из ионов СО₃^2- и Н⁺ углекислого газа и воды.

Вывод: Условиями необратимости протекания реакции обмена в растворе являются:

- выпадение осадка;

- выделение газообразного продукта реакции;

- образование малодиссоциированного вещества – Н₂О.

Окислительно-восстановительные реакции в растворах.

Ионные уравнения окислительно-восстановительных реакций в растворах составляются аналогично. Только нужно обязательно учитывать заряды ионов.

6FeSO₄+K₂Cr₂O₇+7H₂SO₄=3Fe₂ (SO₄)₃+Cr₂(SO₄)₃+K₂SO₄+H₂O

Для составления полного ионного уравнения воспользуемся таблицей растворимости солей.

6Fe²⁺+6SO₄^2-+2K⁺+ Cr₂O₇^2-+14H⁺+7SO₄^2-=6Fe³⁺+9SO₄^2-+2Cr³⁺+3SO₄^2-+2K⁺+ +SO₄^2-+ H₂O.

Сокращаем одинаковые ионы с одинаковыми зарядами:

6Fe²⁺+ Cr₂O₇^2-+14H⁺= 6Fe³⁺+2Cr³⁺+ H₂O.

С точки зрения ТЭД данная реакция сводится к окислению ионов Fe²⁺ до Fe³⁺ и к восстановлению ионов Cr₂O₇^2- до Cr³⁺. Остальные ионы в реакции не участвуют.

 

Гидролиз солей.

Гидролиз –это обменная реакция ионов соли с молекулами воды, в результате которой образуется слабый электролит.

В зависимости от состава соли среда раствора может становиться кислой или щелочной. Это происходит из-за связывания ионов Н⁺ или ОН^-.

А) Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой.

NaNO₂ образована NaОН (сильным основанием) и НNO₂ (слабой кислотой).

В растворе: NaNO₂ ↔ Na⁺+ NO₂^-

Взаимодействие с водой: Na⁺+ NO₂^-+НОН↔ Na⁺+ НNO₂+ОН^- (щелочная среда).

Из-за того, что НNO₂ – слабый электролит, эта кислота находится в растворе в основном в виде молекул. Поэтому ионы NO₂^-, освободившиеся из соли, тут же связываются с ионами Н⁺, отнимая их у молекул воды. При этом остается большое количество ионов ОН^- (образуется щелочная среда).

При гидролизе соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой, в растворе получается щелочная среда.

 

Б) Соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой.

CuCl₂ образована Cu(ОН)₂ (слабым основанием) и НCl (сильной кислотой).

В растворе: CuCl₂ ↔ Cu²⁺ + 2Cl^-

Взаимодействие с водой: Cu²⁺ + 2Cl^- +2НОН ↔ Cu(ОН)₂ + 2Cl^- + 2Н⁺ (кислая среда)

Из-за того, что Cu(ОН)₂ – слабый электролит, это основание находится в растворе в основном в виде молекул. Поэтому ионы Cu²⁺, освободившиеся из соли, тут же связываются с ионами ОН^-, отнимая их у молекул воды. При этом остается большое количество ионов Н⁺ (образуется кислая среда).

При гидролизе соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой, в растворе получается кислая среда.

В случаях а) и б) реакции гидролиз сильно обратимы.

в) Соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой.

Al₂S₃ образована Al(ОН)₃ (слабое основание) и Н₂S (слабая кислота).

В растворе: Al₂S₃ ↔ 2Al³⁺ + 3S^2-

Взаимодействие с водой: 2Al³⁺ + 3S^2- + 6НОН → 2Al(ОН)₃↓ + 3Н₂S↑.

При гидролизе соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой, среда не меняется, а реакция протекает до конца (оба продукта выводятся из зоны реакции и не взаимодействуют между собой).

 

г) Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой (NaCl, KNO₃) Такие соли гидролизу не подвергаются, т.к. после их диссоциации слабые электролиты не образуются.Среда раствора не меняется.

Теоретические вопросы:

1. Перечислите условия необратимости протекания обменной химической реакции в растворе.

2. Объясните, как пользоваться таблицей растворимости солей.