K2s ионное уравнение. Химия NeoChemistry - мы знаем о химии всё. Алгоритм написания ионных уравнений

Обязательным условием протекания реакций между электролитами является удаление из раствора тех или иных ионов, вследствие образования слабо диссоциирующих веществ, или веществ, выделяющихся из раствора в виде осадка или газа. Для правильного отражения сущности и механизма реакций ионного обмена уравнения реакций необходимо записывать в ионно-молекулярной форме. При этом сильные электролиты записывают в виде ионов, слабые и малорастворимые – в молекулярной форме.

ПРИМЕР 5. Реакция нейтрализации. Реакция с участием сильных электролитов.

HNO 3 + NaOH = NaNO 3 + H 2 O

Полное ионно-молекулярное уравнение: H + + NO 3 - + Na + + OH - = Na + + NO 3 - + H 2 O

Краткое ионно-молекулярное уравнение: H + + OH - = H 2 O (выражает химическую сущность реакции).

Вывод: в растворах сильных электролитов реакция протекает в результате связывания ионов с образованием слабого электролита (в данном случае – воды).

ПРИМЕР 6 . Реакция с участием слабых электролитов. HCN + NH 4 OH = NH 4 CN + H 2 O

: HCN + NH 4 OH = NH 4 + + CN - + H 2 O

Реакция с участием слабых электролитов (пример 6) включает две стадии: диссоциацию слабых (или труднорастворимых) электролитов на ионы и связывание ионов с образованием более слабого электролита. Так как процессы разложения на ионы и связывания ионов обратимы, то реакции ионного обмена обратимы.

Направление реакций ионного обмена определяют по изменению энергии Гиббса. Самопроизвольное протекание реакции возможно только в направлении, для которогоD G < 0 до достижения состояния равновесия, когда D G = 0. Количественной мерой степени протекания реакции слева направо является константа равновесия К С. Для реакции, приведенной в примере 6: К С = [ NH 4 +][ CN - ]/[ HCN ][ NH 4 OH ].

Константа равновесия связана с изменением энергии Гиббса уравнением:

D G 0 T = - 2,3 RTlgK C (15)

ЕслиК С > 1 , D G < 0 самопроизвольно протекает прямая реакция, еслиК С < 1, D G > 0 реакция протекает в обратном направлении.

Константу равновесия К С рассчитывают через константы диссоциации слабодиссоциирующих электролитов:

К С =К исх. в-в /К прод. (16)

Для реакции, приведенной в примере 6, константа равновесия рассчитывается по уравнению:

К С = K HCN . K NH 4 OH / K H 2 O = 4,9.10-9.!,76.10-5/1014=8,67.K C >1, след. реакция протекает в прямом направлении .

Общим правилом, вытекающим из выражения для К С , является то, что реакции ионного обмена протекают в направлении более прочного связывания ионов, т.е. в направлении образования электролитов с меньшими значениями констант диссоциации.

7. Гидролиз солей.

Гидролиз соли – реакция ионного обмена между солью и водой. Гидролиз является реакцией обратной реакции нейтрализации: KatAn + H 2 O Û KatOH + HAn (17)

соль основание кислота

В зависимости от силы образующихся кислоты и основания раствор соли в результате гидролиза становится щелочным (pH > 7) или кислым (pH < 7).

Различают четыре случая гидролиза :

1.Соли сильных кислот и сильных оснований – гидролизу не подвергаются, так как при взаимодействии с водой не образуется слабого электролита. Поэтому в растворах таких солейpH =7, т.е. среда нейтральная.

2.Соли сильных оснований и слабых кислот – гидролиз идет по аниону. Для растворов солей сильных оснований и многоосновных кислот гидролиз протекает практически по первой ступени с образованием кислых солей.

ПРИМЕР 7 . Определить pH сантимолярного раствора сульфида калия (С K 2 S =0,01моль/л).

K 2 S– соль слабой двухосновной кислоты H 2 S.

Гидролиз соли выражается уравнением:

K 2 S + H 2 O Û KHS + KOH (образуется кислая соль - KHS).

Ионно-молекулярное уравнение реакции :

S 2- + H 2 O Û HS - + OH - (18)

Константа равновесия реакции (константа гидролиза) равна: К Г =К H 2 O / K HS - = 10 -14 /1,2 . 10 - 14 = 0,83, т.е. К г <1, след. равновесие смещено влево. Возникающий избыток ионов OH - приводит к изменению характера среды. Зная К Г можно рассчитать концентрацию ионов OH - , а затем и pH раствора.К Г = . [ HS - ]/[ S 2- ].Из уравнения (18) видно, что = [ HS - ]. Так как соли гидролизуются слабо (К Г < 1), то можно принять, что = 0,01моль/л, тогда = Ö К Г. = Ö 0,83 . 10 -2 = 9 . 10 - 2 . Из уравнения (6) =10-14/[ OH-]=10 -14 /9 . 10 - 2 = 1,1 . 10 - 11 .

Из уравнения (7) pH = -lg1,1 . 10 - 11 = 11.

Вывод. Так как pH > 7, то среда щелочная.

3.Соли слабых оснований и сильных кислот – гидролиз идет по катиону.

Для солей, образованных сильными кислотами и многокислотными основаниями, гидролиз протекает преимущественно по первой ступени с образованием основной соли.

ПРИМЕР 8. Гидролиз соли хлорида марганца(С соли = 0,01моль/л).

MnCI 2 + H 2 O Û MnOHCI + HCI (образуется основная соль MnOHCI).

Ионно-молекулярное уравнение:Mn 2+ + H 2 O Û MnOH + + H + (первая ступень гидролиза)

Константа гидролиза: К Г = К H 2 O / K MnOH + = 10 -14 /4 . 10 - 4 = 2,5 . 10 - 11 .

Избыток ионов H + ведет к изменению характера среды. Расчет pH раствора проводим аналогично примеру 7.

Константа гидролиза равна: К Г =[ H + ] . [ MnOH + /[ Mn 2+ ]. Так как эта соль хорошо растворима в воде и полностью диссоциирована на ионы, то С соли =[ Mn 2+ ] = 0,01моль/л.

Поэтому [ H + ] = Ö К Г . [ Mn 2+ ] =Ö 2,5 . 10 - 11. 10 - 2 =5 . 10 - 7 , pH = 6,3.

Вывод. Так как pH < 7 , то среда кислая .

4. Соли слабых оснований и слабых кислот – гидролиз идет и по катиону и по аниону.

В большинстве случаев эти соли гидролизуются полностью образуя основание и кислоту.

ПРИМЕР 9. Гидролиз соли ацетата аммония. CH 3 COONH 4 + H 2 O Û CH 3 COOH + NH 4 OH

Ионно-молекулярное уравнение:CH 3 COO - + NH 4 + + H 2 O Û CH 3 COOH + NH 4 OH .

Константа гидролиза равна: К Г = К H 2 O /К к-ты . К осн. .

Характер среды олределяется относительной силой кислоты и основания.

Гидролизом называется взаимодействие соли с водой, в результате которого ионы водорода воды соединяются с анионами кислотного остатка соли, а ионы гидроксила – с катионом металла соли. При этом образуются кислоты (или кислая соль) и основание (основная соль). При составлении уравнений гидролиза необходимо определить какие ионы соли могут связывать ионы воды (Н + или ОН -) в слабодиссоциирующее соединение. Это могут быть либо ионы слабой кислоты, либо ионы слабого основания.

К сильным основаниям относятся щелочи (основания щелочных и щелочоземельных металлов): LiOH, NaOH, KOH, CsOH, FrOH, Ca(OH) 2 , Ba(OH) 2 , Sr(OH) 2 , Ra(OH) 2 . Остальные основания – это слабые электролиты (NH 4 OH, Fe(OH) 3 , Cu(OH) 2 , Pb(OH) 2 , Zn(OH) 2 и.т.д).

К сильным кислотам относятся HNO 3 , HCl, HBr, HJ, H 2 SO 4 , H 2 SeO 4 , HClO 3 , HCLO 4 , HMnO 4 , H 2 CrO 4 , H 2 Cr 2 O 7 . Остальные кислоты – это слабые электролиты (H 2 CO 3 , H 2 SO 3 , H 2 SiO 3 , H 2 S, HCN, CH 3 COOH, HNO 2 , H 3 PO 4 и.т.д). Так как сильные кислоты и сильные основания полностью диссоциируют в растворе на ионы, то с ионами воды могут соединяться в слабодиссоциирующие соединения только ионы кислотных остатков слабых кислот и ионы металлов, образующих слабые основания. Эти слабые электролиты, связывая и удерживая ионы Н + или ОН - , нарушают равновесие между молекулами воды и ее ионами, обуславливая кислую или щелочную реакцию раствора соли. Поэтому гидролизу подвергаются те соли, в состав которых входят ионы слабого электролита, т.е. соли образованные:

1) слабой кислотой и сильным основанием (например, K 2 SiO 3);

2) слабым основанием и сильной кислотой (например, CuSO 4);

3) слабым основанием и слабой кислотой (например, СН 3 СООNН 4).

Соли сильной кислоты и сильного основания гидролизу не подвергаются (например, KNO 3).

Ионные уравнения реакций гидролиза составляются по тем же правилам, что и ионные уравнения обычных реакций обмена. Если соль образована многоосновной слабой кислотой или многокислотным слабым основанием, то гидролиз протекает ступенчато с образованием кислых и основных солей.

Примеры решения задач

Пример 1. Гидролиз сульфида калия K 2 S.

I ступень гидролиза: образуются слабодиссоциирующие ионы HS - .

Молекулярная форма реакции:

K 2 S+H 2 O=KHS+KOH

Ионные уравнения:

Полная ионная форма:

2K + +S 2- +H 2 O=K + +HS - +K + +OH -

Сокращенная ионная форма:

S 2- +H 2 O=HS - +OH -

Т.к. в результате гидролиза в растворе соли образуется избыток ионов ОН - , то реакция раствора щелочная рН>7.

II ступень: образуется слабодиссоциирующие молекулы H 2 S.

Молекулярная форма реакции

KHS+H 2 O=H 2 S+KOH

Ионные уравнения

Полная ионная форма:

K + +HS - +H 2 О=H 2 S+K + +OH -

Сокращенная ионная форма:

HS - +H 2 O=H 2 S+OH -

Среда щелочная, рН>7.

Пример 2. Гидролиз сульфата меди CuSO 4 .

I ступень гидролиза: образуются слабодиссоциирующие ионы (СuOH) + .

Молекулярная форма реакции:

2CuSO 4 +2H 2 O= 2 SO 4 +H 2 SO 4

Ионные уравнения

Полная ионная форма:

2Cu 2+ +2SO 4 2- +2H 2 O=2(CuOH) + +SO 4 2- +2H + +SO 4 2-

Сокращенная ионная форма:

Cu 2+ +H 2 O=(CuOH) + +H +

Т.к. в результате гидролиза в растворе соли образуется избыток ионов Н + , то реакция раствора кислая рН<7.

II ступень гидролиза: образуется слабодиссоциирующие молекулы Сu(OH) 2 .

Молекулярная форма реакции

2 SO 4 +2H 2 O=2Cu(OH) 2 +H 2 SO 4

Ионные уравнения

Полная ионная форма:

2(CuOH) + +SO 4 2- +2H 2 O= 2Cu(OH) 2 +2H + +SO 4 2-

Сокращенная ионная форма:

(CuOH) + +H 2 O=Cu(OH) 2 +H +

Среда кислая, рН<7.

Пример 3. Гидролиз ацетата свинца Pb(CH 3 COO) 2­ .

I ступень гидролиза: образуются слабодиссоциирующие ионы (PbOH) + и слабая кислота СН 3 СООН.

Молекулярная форма реакции:

Pb(CH 3 COO) 2 +H 2 O=Pb(OH)CH 3 COO+CH 3 COOH

Ионные уравнения

Полная ионная форма:

Pb 2+ +2CH 3 COO - +H 2 O=(PbOH) + +CH 3 COO - +CH 3 СOOH

Сокращенная ионная форма:

Pb 2+ +CH 3 COO - +H 2 O=(PbOH) + +CH 3 COOH

При кипячении раствора гидролиз практически идет до конца, образуется осадок Pb(OH) 2

II ступень гидролиза:

Pb(OH)CH 3 COO+H 2 O=Pb(OH) 2 +CH 3 COOH

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сульфид калия – средняя соль, образованная сильным основанием – гидроксидом калия (KOH) и слабой кислотой — сероводородной (H 2 S). Формула — K 2 S.

Молярная масса – 110г/моль. Представляет собой бесцветные кристаллы кубической формы.

Гидролиз сульфида калия

Гидролизуется по аниону. Характер среды – щелочной. Уравнение гидролиза выглядит следующим образом:

Первая ступень:

K 2 S ↔ 2K + + S 2- (диссоциация соли);

S 2- + HOH ↔ HS — + OH — (гидролиз по аниону);

2K + + S 2- + HOH ↔ HS — + 2K + + OH — (уравнение в ионной форме);

K 2 S +H 2 O ↔ KHS + KOH (уравнение в молекулярной форме).

Вторая ступень:

KHS ↔ K + +HS — (диссоциация соли);

HS — + HOH ↔H 2 S + OH — (гидролиз по аниону);

K + + 2HS — + HOH ↔ H 2 S + K + + OH — (уравнение в ионной форме);

KHS + H 2 O ↔ H 2 S + KOH (уравнение в молекулярной форме).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Написать подробный Гидролиз солей. ХИМИЯ и получил лучший ответ

Ответ от Ник[гуру]
Сульфид K2S – соль, образованная сильным основанием КОН и слабой кислотой H2S, и в водном растворе подвергнется гидролизу по аниону. K2S + НОН ↔ KOH + КНS – первая ступень гидролиза S(2-) + HOH ↔ НS(-) + OH(-) (pH > 7 – среда щелочная) При нормальных условиях процесс гидролиза сульфида калия K2S протекает по первой ступени и является обратимым процессом. В растворе устанавливается равновесие. При нагревании процесс гидролиза сульфида калия идет по второй ступени. Гидролиз сульфида калия по второй ступени – необратимый процесс, протекающий с выделением сероводорода H2S, в растворе остается только гидроксид калия. КНS + НОН → KOH + Н2S - вторая ступень гидролиза НS(-) + НОН → OH(-) + Н2S(pH > 7 – среда щелочная) Суммарно K2S + 2НОН → Н2S + 2KOH S(2-) + 2HOH → Н2S + 2OH(-) (pH > 7 – среда щелочная) Хлорид цинка ZnCl2 – соль, образованная слабым основанием Zn(OH)2 и сильной кислотой. Гидролиз протекает по катиону. ZnCl2 + НОН ↔ ZnОНCl + НCl – первая ступень гидролиза Zn(2+) + НОН ↔ ZnОН (+) + Н (+) (pH < 7 – среда кислая) При нормальных условиях процесс гидролиза хлорида цинка ZnCl2 протекает по первой ступени и является обратимым процессом. В растворе устанавливается равновесие. По второй ступени гидролиз хлорида цинка, если и протекает, то в очень незначительной степени, равновесие реакции сильно смещено влево. ZnОНCl + НОН ↔ Zn(ОН) 2↓ + НCl – вторая ступень гидролиза ZnОН (+) + НОН ↔ Zn(ОН) 2↓ + Н (+) (pH < 7 – среда кислая) Суммарно ZnCl2 + 2НОН ↔ Zn(ОН) 2↓ + 2НCl Zn(2+) + 2НОН ↔ Zn(ОН) 2↓ + 2Н (+) (pH < 7 – среда кислая) Сульфит аммония (NH4)2SO3 – соль, образованная слабым основанием NH4OH и слабой кислотой H2SO3, гидролиз протекает как по катиону, так и по аниону. (NH4)2SO3 + НОН ↔ (NH4)HSO3 + NH4OH – первая ступень гидролиза SO3(2-) + НОН ↔ HSO3(-) + ОН (-) NH4(+) + НОН ↔ NH4OH + Н (+) Реакцию среды в данном случае определяют по константам диссоциации основания NH4OH и кислоты H2SO3. Кd(NH4OH) = 1,79*10(–5) Кd1(Н2SO3) = 1,3*10(-2) Поскольку константа диссоциации кислоты Н2SO3 по первой ступени больше, чем константа диссоциации основания NH4OH, то среда раствора будет слабокислая рН ≤ 7 При нагревании процесс гидролиза сульфита аммония идет по второй ступени. Гидролиз сульфита аммония по второй ступени – необратимый процесс, протекающий с выделением аммиака NH3 и оксида серы (IV) SO2, (NH4)HSO3 + HOH → NH3 + SO2 + 2H2O – вторая ступень гидролиза NH4(+) + SO3(2-) + H(+) → NH3 + SO2 + H2O (pH = 7 – среда нейтральная) Суммарно (NH4)2SO3 + НОН → 2NH3 + SO2 + 2H2O 2NH4(+) + SO3(2-) → 2NH3 + SO2 + H2O (pH = 7 – среда нейтральная) Фосфат калия К3РО4 – соль, образованная сильным основанием КОН и слабой кислотой Н3РО4, и в водном растворе подвергнется гидролизу по аниону. K3РО4 + НОН ↔ KOH + К2НРО4 – первая ступень гидролиза РО4(3-) + HOH ↔ НРО4(2-) + OH(-) (pH > 7 – среда щелочная) К2НРО4 + НОН ↔ KOH + КН2РО4 – вторая ступень гидролиза НРО4(2-) + НОН ↔ Н2РО4(-) + OH(-) (pH > 7 – среда щелочная) По третьей ступени гидролиз протекает при нагревании КН2РО4 + НОН ↔ KOH + Н3РО4 – третья ступень гидролиза Н2РО4(-)+ НОН ↔ Н3РО4 + OH(-) (pH > 7 – среда щелочная) Суммарно K3РО4 + 3НОН ↔ 3KOH + Н3РО4 РО4(3-) + 3HOH ↔ Н3РО4 + 3OH(-) (pH > 7 – среда щелочная)

Гидролиз – это химическое взаимодействие ионов растворенной соли с водой, приводящее к образованию слабодиссоциирующих продуктов (молекул слабых кислот или оснований, анионов кислых или катионов основных солей) и сопровождающееся изменением pH среды.
1. Na 3 PO 4 это соль сильного основания (щелочи) NaOH и средней кислоты (фосфорной) H3PO4. Гидролиз соли идет по анионному типу, т.к. катион Na+, связываясь с гидроксил-анионом OH¯, образует сильный электролит NaOH, который диссоциирует на ионы.
Фосфорная трехосновная кислота образует три вида солей:
NaH2PO4 –первичный фосфат Na, хорошо растворимый
Na2HPO4 – вторичный фосфат Na, практически нерастворимый
Na3PO4- третичный фосфат Na, практически нерастворимый.
Из этого ясно, что при гидролизе Na3PO4, т.е. реакции, идущей до образования слабодиссоциирующей (плохорастворимой) соли, будет образовываться вторичный фосфат натрия Na2HPO4.
1 ступень
Ионно-молекулярное уравнение
PO4¯³ + H2O ↔ HPO4¯² + OH¯
Молекулярное уравнение:
Na3PO4 + H2O ↔ Na2HPO4 + NaOH
2 ступень
Ионно-молекулярное уравнение
Na2HPO4 + H2O↔ H2PO4¯² +OH¯
Молекулярное уравнение
Na2HPO4 + H2O↔ NaH2PO4 + NaOH
3 ступень
Ионно-молекулярное уравнение
H2PO4¯+ H2O = H3PO4 + OH¯
Молекулярное уравнение
NaH2PO4 + H2O = H3PO4 + NaOH
Обычно реакция идет по первой ступени, далее накапливаются гидроксильные ионы OH¯ и не дают реакции идти до конца.
Так как образуется кислая соль и сильное основание (щелочь), реакция раствора будет щелочная, т.е. pH>7.
2.Соль K 2 S, сульфид калия – это соль сильного основания и слабой фтористоводородной кислоты H2S. Гидролиз соли будет идти в две ступени, т.к. сероводородная кислота двухосновна, по анионному типу. СольK2S при растворении в воде диссоциирует на катион К+ и сульфид-анион S¯². Катион К+ не может связать гидроксильный анион, т.к. при этом образуется сильный электролит KOH, который тут же диссоциирует на ионы, а сульфид-анион S¯² слабой кислоты связывается с гидроксильной группой в малодиссоциирующее соединение.
1 ступень

S¯² + H2O = HS¯ + OH¯
Молекулярное уравнение
K2S + H2O = KHS + KOH
2 ступень
Ионно-молекулярное уравнение
HS¯ + H2O = H2S + OH¯
Молекулярное уравнение
KHS + H2O = H2S + KOH
Гидролиз протекает по первой ступени с образованием сильнощелочной реакции, pH>7.

3. CuSO 4, сульфат меди – соль сильной кислоты и слабого многокислотного основания.Cu(OH)2 . Гидролиз соли будет идти с образованием катионов основной соли CuOH+.
1 ступень
Ионно-молекулярное уравнение
Cu+² + H2O↔ CuOH+ + H+
Молекулярное уравнение
CuSO4+ H2O ↔ (CuOH)2SO4 + H2SO4
По 2 ступени реакция не пойдет из-за образующегося избытка ионов водорода сильной серной кислоты. Среда имеет кислую реакцию, pH<7.