Ионные реакции в растворах электролитов

Ионными реакциями (реакциями обмена) называют реакции в растворах электролитов, не сопровождающиеся изменением степеней окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ.

Для выявления сущности процессов, происходящих при ионных реакциях, кроме молекулярных, составляют ионные уравнения реакций.

· При составлении ионных уравнений в виде ионов записывают только растворимые сильные электролиты. Все остальные вещества (неэлектролиты, слабые или малорастворимые электролиты) записывают в молекулярной форме.

Примеры реакций обмена:

· с образованием малорастворимых соединений:

Pb(NO3)2 + 2KI = PbI2¯ + 2KNO3

Pb2+ + 2NO3 + 2K+ + 2I = PbI2¯ + 2K+ + 2NO3

Pb2+ + 2I = PbI2¯

· с образованием слабых электролитов:

NaNO2 + HCl = NaCl + HNO2

Na+ + NO2 + H+ + Cl = Na+ + Cl + HNO2

H+ + NO2- = HNO2

H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O

2H+ + SO42— + 2Na+ + 2OH = 2Na+ + SO42— + 2H2O

H+ + OH = H2O

HCl + NH4OH = NH4Cl + H2O

H+ + Cl + NH4OH = NH4+ + Cl + H2O

H+ + NH4OH = NH4+ + H2O

· с образованием газообразных веществ:

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + СO2­ + H2O

2Na+ + CO32— + 2H+ + Cl = 2Na+ + Cl + CO2­ + H2O

CO32— + 2H+ = CO2­ + H2O

Диссоциация воды. Водородный показатель

Вода является слабым электролитом. Уравнение диссоциации воды упрощенно записывают следующим образом: H2O Û H+ + OH-. Константа диссоциации воды:

Ионные реакции в растворах электролитов - student2.ru .

· Произведение Ионные реакции в растворах электролитов - student2.ru называют ионным произведением воды и обозначают Ионные реакции в растворах электролитов - student2.ru :

Ионные реакции в растворах электролитов - student2.ru .

Ионное произведение воды при постоянной температуре постоянно не только для воды, но и для водных растворов. Зная концентрацию ионов H+, можно рассчитать концентрацию OH-, и наоборот. Понятия кислая, нейтральная и щелочная среда можно оценить количественно по концентрации ионов H+ или OH-. Более удобно для характеристики среды пользоваться водородным показателем:

Ионные реакции в растворах электролитов - student2.ru .

Среда рН [H+], моль/л [OH], моль/л
Нейтральная = 7 107 107
Кислая < 7 >107 <107
Щелочная > 7 <107 >107

Гидролиз солей

· Гидролизом солей называют процесс взаимодействия ионов соли с водой, приводящий к смещению ионного равновесия воды и, как правило, изменению рН среды.

Гидролиз солей происходит в тех случаях, когда ионы, образующиеся в результате диссоциации соли, способны образовать с ионами воды малодиссоциирующие частицы. Гидролиз чаще всего является обратимым процессом, так как продукты реакции взаимодействуют между собой с образованием исходных веществ.

Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, например NaCl, KNO3, CaCl2 и др., гидролизу не подвергаются, их растворы нейтральны.

· Гидролизу подвергаются соли, образованные:

· слабыми кислотами и сильными основаниями (Na3PO4, K2SO3, Na2S и др.);

· слабыми основаниями и сильными кислотами (NH4Cl, AlCl3, ZnSO4 и др.);

· слабыми кислотами и слабыми основаниями (NH4CH3COO, NH4CN и др.).

· Гидролиз солей слабых кислот и сильных оснований.

Гидролиз NaNO2.

Диссоциация соли: NaNO2 = Na+ + NO2

краткое ионное уравнение:

NO2 + HOH Û HNO2 + OH(среда щелочная, рН>7);

молекулярное уравнение:

NaNO2 + H2O Û HNO2 + NaOH.

Гидролиз K2CO3 (гидролиз солей многоосновных кислот преимущественно происходит по первой ступени).

Диссоциация соли: K2CO3 = 2K+ + CO32 —

краткое ионное уравнение:

CO32 — + HOH Û HCO3- + OH(среда щелочная, рН>7);

молекулярное уравнение:

K2CO3 + H2O Û KHCO3 + KOH.

По второй ступени гидролиз практически не идет.

· Гидролиз солей слабых оснований и сильных кислот.

Гидролиз NH4Cl.

Диссоциация соли: NH4Cl = NH4+ + Cl-

краткое ионное уравнение:

NH4+ + HOH Û NH4OH + H+ (среда кислая, рН<7);

молекулярное уравнение:

NH4Cl + H2O Û NH4OH + HСl.

Гидролиз AlCl3 (гидролиз солей многокислотных оснований преимущественно происходит по первой ступени):

AlCl3 = Al3+ + 3Cl

Al3+ + HOH Û AlOH2+ + H+(среда кислая, рН<7);

молекулярное уравнение: AlCl3 + H2O Û AlOHCl2 + HСl.

По следующим ступеням гидролиз практически не идет.

· Гидролиз солей слабых оснований и слабых кислот.

В этом случае, если соль растворима, в реакции одновременно участвуют и катион, и анион соли, связывающие ионы OH и H+ из воды, равновесие сильно смещается вправо, гидролиз усиливается. Значение рН раствора зависит от относительной силы кислоты и основания, образующих соль.

Гидролиз CH3COONH4:

CH3COONH4 = NH4+ + CH3COO

NH4+ + CH3COO + HOH Û NH4OH + CH3COOH

CH3COONH4 + H2O Û NH4OH + CH3COOH

Константы диссоциации уксусной кислоты и гидроксида аммония равны: Ионные реакции в растворах электролитов - student2.ru и Ионные реакции в растворах электролитов - student2.ru , поэтому реакция раствора данной соли нейтральная.

Растворимые соли, образованные многоосновными слабыми кислотами и многокислотными слабыми основаниями гидролизованы в растворе практически полностью с образованием кислоты и основания:

Сr2S3 + 6H2O = 2Cr(OH)3 + 3H2S.

Такие соли в водных растворах существовать не могут. В таблице растворимости им соответствует прочерк.

· Совместный гидролиз солей.

Если в растворе одновременно присутствуют две соли, одна из которых содержит катион слабого основания (Al3+, Fe3+, Cr3+, NH4+), а другая - анион слабой кислоты (СO32—, SO32—, S2—, SiO32—), то гидролиз необратим, идёт с образованием кислоты и основания. Пример реакции совместного гидролиза солей:

2AlCl3 + 3Na2CO3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2CO3 + 6NaCl

2Al3+ + 3CO32— + 3H2O = 2Al(OH)3 + 3H2CO3.

Наши рекомендации