Количественные характеристики гидролиза

Количественными характеристиками процессов гидролиза являются степень гидролиза (h) и константа гидролиза (K_Г).

Степень гидролиза–отношение количества прогидролизовавшейся соли к общему количеству соли в растворе:

.

Константа гидролиза–константа равновесия процесса гидролиза.

Выражение константы гидролиза в общем виде можно записать через ионное произведениеводы и константу диссоциации образующегося слабого электролита:

.

Рассмотрим гидролиз соли CH₃COONa:

CH₃COONa = CH₃COO^– + Na⁺ (диссоциация в растворе)

Гидролизу подвергается анион слабой кислоты:

CH₃COO^– + H₂O DCH₃COOH + OH^–

В молекулярной форме:

CH₃COONa + H₂O DCH₃COOH + NaOH

Выражение константы гидролиза имеет следующий вид:

.

Гидролиз соли CuCl₂ протекает по следующей схеме:

CuCl₂ = Cu²⁺ + 2Cl^– (диссоциация в растворе)

Cu²⁺ + H₂O DCuOH⁺ + H⁺

Гидролиз этой соли протекает преимущественно по I ступени и образующимся слабым электролитом является катион CuOH⁺.

Выражение константы гидролиза имеет следующий вид:

.

В молекулярной форме уравнение гидролиза имеет вид:

CuCl₂ + H₂O D CuOHCl + HCl

Константу гидролиза соли, образованной слабой кислотой и слабым основанием, можно записать следующим образом:

.

Степень гидролиза с константой гидролиза связана выражением:

.

Для случая, когда степень гидролиза мала (h << 1), получаем

или .

Важной характеристикой процессов гидролиза является pH среды. Растворы средних солей, образованных слабыми кислотами и сильными основаниями, имеют щелочную реакцию среды (pH > 7), растворы средних солей, образованных сильными кислотами и слабыми основаниями, – кислую (pH < 7). Если соль образована слабой кислотой и слабым основанием, характер среды определяется электролитом, у которого константа диссоциации больше.

В некоторых случаях необходимо рассчитать pH раствора. Концентрацию ионов, накапливающихся в растворе (H⁺ или OH^–), можно найти по формуле

,

если , тогда , или .

Зная или , можно определить pH раствора.

Пример 1.Вычислите константу гидролиза, степень гидролиза и pH 0,2 М раствора Na₂SO₃.

Решение. Рассмотрим гидролиз раствора Na₂SO₃.

(диссоциация в растворе)

Гидролизу подвергается анион слабой кислоты:

(I ступень),

В молекулярной форме:

Константу гидролиза рассчитываем, используя формулу

,

где K_W – величина постоянная, равная 10^–14; K слабых электролитов – табличные значения [15]. Тогда

.

Поскольку константа гидролиза невелика (<10^–5), для расчета степени гидролиза воспользуемся следующей формулой:

.

Для определения pH раствора нужно вычислить равновесную концентрацию ионов OH^– в растворе, образующихся в результате гидролиза Na₂SO₃:

или ;

моль/л, тогда

Пример 2.Рассчитайте константу гидролиза цианида аммония.

Решение. Рассмотрим гидролиз раствора NH₄CN:

(диссоциация в растворе)

Гидролизу подвергается катион слабого основания и анион слабой кислоты. Цианид аммония гидролизуется практически полностью:

В молекулярной форме:

Константу гидролиза находим по формуле

.