Химический практикум (стр. 10 )

Реакцию среды обусловливают ионы, которые накапливаются в избытке: 1) Н+ – рН < 7; 2) ОН– – рН > 7.

Все соли по способности их к гидролизу разделяются на четыре типа.

1. Соли, образованные слабой кислотой и сильным основанием, гидролизуются по аниону, при этом связываются ионы водорода воды, в избытке накапливаются ионы гидроксид-ионы, что обусловливает щелочную реакцию раствора, рН > 7.

а) Анион однозаряден: например, в молекуле KCN.

Запись процесса гидролиза рекомендуется начинать с ионного уравнения реакции.

Ионное уравнение:

CN– + HOH Û HCN + OH–

Молекулярное уравнение:

KCN + H2O Û HCN + KOH

б) Анион многозаряден: например, в молекуле K2CO3. Гидролиз идет преимущественно по первой ступени с одним молем воды, образуется кислая соль.

Ионное уравнение:

CO32– + HOH Û HCO3– + OH–

Молекулярное уравнение:

K2CO3 + H2O Û KHCO3 + KOH

2. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой, гидролизуются по катиону, при этом связываются ионы гидроксила воды, в избытке накапливаются ионы водорода, что обусловливает, кислую реакцию раствора, рН < 7.

а) Катион однозаряден: например, NH4NO3.

Ионное уравнение:

NH4+ + HOH Û NH4OH + H+

Молекулярное уравнение:

NH4NO3 + H2O Û NH4OH + HNO3

б) Катион многозаряден: например, гидролиз MgSO4 идет по первой ступени с образованием основной соли.

Ионное уравнение:

Mg2+ + HOH Û MgOH+ + H+.

Молекулярное уравнение:

2MgSO4 + 2H2O Û (MgOH)2SO4 + H2SO4

3. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой, гидролизуются по катиону и аниону, их ионы одновременно связывают ионы Н+ и ОН– воды. По этой причине гидролиз идет практически необратимо и до конца. Реакция среды может быть нейтральной, если образующие кислота и основание одинаковы по силе: реакция будет слабокислотной, если кислота сильнее основания, или слабощелочной, если основание сильнее кислоты.

Например, соль CH3COONH4.

Ионное уравнение:

CH3COO– + NH4+ + HOH ® CH3COOH + NH4OH

Молекулярное уравнение:

CH3COONH4 + H2O ® CH3COOH + NH4OH

4. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергаются. Катионы сильных оснований, например Na+, Ca2+, Ba2+ и анионы сильных кислот, например Cl–, NO3–, SO42–, не образуют с ионами воды малодиссоциирующих веществ, и поэтому соли сильных кислот и сильных оснований гидролизу не подвергаются, реакция среды их растворов нейтральная, рН = 7.

Совместный гидролиз двух солей

При взаимодействии растворов двух солей, одна из которых образована слабым основанием, а другая – слабой кислотой, происходит взаимное усиление гидролиза каждой соли и процесс гидролиза идет необратимо до конца:

2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O → 2Al(OH)3¯ +3H2S + 6NaCl

2Al3+ + 6Cl– + 6Na+ + 3S2– + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2S + 6Na+ + 6Cl–

2Al3+ + 3S2– + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2S

Гидролиз зависит не только от природы соли, но и от температуры и, в большинстве случаев, от концентрации. Процесс гидролиза эндотермичен и в соответствии с принципом Ле-Шателье с повышением температуры усиливается. При разбавлении раствора соли гидролиз также усиливается.

3.Экспериментальная часть

3.1. Реакция среды в растворах различных солей

В четыре пробирки до 1/3 объема налить раствор лакмуса. Одну пробирку оставить в качестве контрольной, а в другие добавить по одному микрошпателю солей, указанных в заданном варианте. Растворы размешать и отметить окраску лакмуса. Напишите уравнения гидролиза солей в молекулярной и ионной форме, укажите рН среды. Каким образом можно: 1) усилить гидролиз, 2) подавить гидролиз солей.

Варианты солей:

1. CH3COONa, AlCl3, KCl. 2. Na2S, ZnSO4, NaNO3.

3. NaHCO3, SnCl2, BaCl2. 4. Na2SiO3, Al2(SO4)3, Na2SO4.

5. Na3PO4, FeSO4, CaCl2. 6. NaNO2, Pb(NO3)2, NaCl.

3.2. Влияние различных факторов на гидролиз солей

а) Влияние силы кислоты, образующей соль, на степень ее гидролиза.

В две пробирки налить до 1/3 их объема дистиллированной воды. В одну внести один микрошпатель кристаллов сульфита натрия Na2SO3, в другую столько же кристаллов карбоната натрия Na2CO3. В каждую добавить одну каплю фенолфталеина. В каком из растворов окраска фенолфталеина более интенсивна? Запишите ионное и молекулярное уравнения гидролиза карбоната натрия и сульфита натрия.

Сделайте вывод, почему гидролиз карбоната натрия идет сильнее, чем сульфита натрия?

б) Влияние температуры на степень гидролиза.

Налить в пробирку до 1/3 объема дистиллированной воды и внести в нее 2–3 микрошпателя ацетата натрия CH3COONa, добавить 1–2 капли раствора фенолфталеина и поместить в водяную баню, нагретую до кипения. Описать наблюдаемое. Записать уравнение гидролиза соли в молекулярной и ионной формах, сделать вывод о влиянии повышения температуры на степень гидролиза соли.

в) Влияние разбавления на процесс гидролиза.

В пробирку внести 2-3 капли раствора нитрата висмута Bi(NO3)3 и по каплям добавлять воду до выпадения белого осадка дигидроксонитрата висмута Bi(OH)2NO3. Напишите молекулярные и ионные уравнения гидролиза нитрата висмута по первой и второй ступеням. Сделайте вывод о влиянии разбавления раствора соли на глубину ее гидролиза.

4. Задачи для самопроверки

1.  Какие соли подвергаются гидролизу в водных растворах: BaCl2, Pb(NO3)2, K3PO4, Na2S, ZnBr2? Напишите уравнения реакций гидролиза солей в молекулярной и ионной формах.

2.  Какая среда (кислая, щелочная или нейтральная) будет в водных растворах солей: AlCl3, KNO3, CuSO4, Na2CO3? Напишите уравнения реакций гидролиза солей в молекулярной и ионной формах.

3.  Подвергаются ли гидролизу в водных растворах следующие соли: NaNO3, CuI2, (NH4)2CO3? Напишите уравнения реакций гидролиза солей в молекулярной и ионной формах.

4.  При взаимодействии металлического магния с раствором CuCl2 происходит не только вытеснение меди более активным магнием, но и бурное выделение газа. Напишите уравнения соответствующих реакций.

5.  Напишите уравнения гидролиза в молекулярной и ионной формах для следующих солей: (NH4)3PO4, Fe(NO3)3, AlCl3, Na2S.

6.  Напишите уравнения гидролиза в молекулярной и ионной формах для следующих солей: CuSO4, K2SO3, (CH3COO)2Ba.

7.  Почему при сливании растворов CrCl3 и Na2S нельзя получить осадок Cr2S3?

8.  Почему при смешении растворов AlCl3 и Na2CO3 выделяется газ и выпадает осадок? Напишите уравнения реакций гидролиза в исходных растворах и уравнение совместного гидролиза.

9.  Почему цинк растворяется в растворах собственных солей? Какой газ при этом выделяется? Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

Комплексные соединения

1. Цель работы: изучить способы получения комплексных соединений, поведение их в реакциях обмена, выяснить особенности диссоциации комплексных и двойных солей.

2.  Основы теории

Комплексными соединениями называются молекулярные соединения, в состав которых входит сложный комплексный ион, способный к самостоятельному существованию, как в кристалле, так и в растворе.

Центральный элемент комплексного соединения, вокруг которого группируются ионы или молекулы, называется комплексообразователем. Роль комплексообразователей чаще всего выполняют катионы переходных металлов (d- элементы). Например, ионы Cu2+, Ni2+, Со2+ , Рt4+, Нq2+и др. Ионы или молекулы, координированные (связанные) возле центрального атома (комплексообразователя), называются лигандами. Примером лигандов могут служить анионы: I-, ОН-, СN-, SCN-, NO2- и др., нейтральные молекулы: Н2О, NH3, CO, NO и др.

Число лигандов, связанных с комплексообразователем, называется координационным числом (к. ч.). Чаще других встречаются координационные числа 2, 4 и 6. Эти числа соответствуют наиболее симметричной конфигурации комплекса.

Комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю сферу или комплексный ион. При написании формулы эту часть комплексного соединения заключают в квадратные скобки. Ионы, не связанные непосредственно с комплексообразователем, образуют внешнюю сферу.

Например, в комплексном соединении [Cu(NH3)4]Cl2: [Cu(NH3)4]2+ – внутренняя сфера; Cu2+ – комплексообразователь, 4NH3 – лиганды, число «4» – координационное число, 2Сl – – ионы внешней сферы.

Заряд комплексного иона численно равен суммарному заряду внешней сферы и противоположен по знаку. Или равен алгебраической сумме зарядов комплексообразователя и лигандов.

С позиций метода валентных связей (ВС) связь между комплексообразователем и лигандами донорно-акцепторная. Лиганды предоставляют электронные пары, а комплексообразователь – свободные орбитали. Связь между комплексным ионом и внешней сферой носит преимущественно ионный характер.

В растворе комплексные соединения диссоциируют на ионы внутренней внешней сферы.

Пример: [Cu(NH3)4] Cl2 = [Cu(NH3)4]2+ + 2Сl-

Получают комплексные соединения при взаимодействии соединений обычного типа: CuCl2+4NH4OH = [Cu(NH3)4]Cl2 + 4H2O

Ионная форма уравнения:

Cu2++4NH4OH = [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O

Двойные соли можно рассматривать как комплексные соединения с малоустойчивой внутренней сферой. В кристалле двойные соли содержат комплексные ионы, но в водном растворе они легко распадаются на составляющие их ионы.

Например, двойная соль

К[Al(SO4)2] = K + + Al3++2SO42-

Рассмотрите вопросы:

1.  Что такое комплексные соединения?

2.  Какие элементы чаще выступают в роли комплексообразователя? Что такое комплексообразователь?

3.  Что называют лигандами? Какова их химическая природа?

4.  За счет каких связей координируются лиганды комплексообразователями?

5.  Как получают комплексные соединения? Напишите уравнения реакций (молекулярные и ионные) получения комплексных соединений:

К2[HqI2], H2[PtCl6], [Cu(NH3)4](OH)2.

6.  Как ведут себя комплексные соединения в реакциях обмена?

7.  Составьте формулу комплексного соединения, в состав которого входят частицы: NO3-, Na+, H2O, Cr3+. Координационное число комплексообразователя равно 6.

8.  Определите заряд комплексообразователя в следующих соединениях: [Co(NH3)5Cl]2+, [NiF6]4-, K2[Zn(OH)4].