Материал: 1838

Жпост = Жобщ – Жвр.

Результаты эксперимента и расчетов занесите в табл. 4.

Сделайте вывод о принадлежности воды к определенной группе в зависимости от величины общей жесткости.

Вопросы и задания для защиты лабораторной работы «Определение жесткости воды»

1.Чем определяется жесткость воды? какие единицы измерения для нее приняты?

2.Какие виды жесткости воды вам известны? какие ионы определяют каждый вид жесткости воды?

3.Поясните, почему нежелательно использовать жесткую воду в промышленности и в быту? И

4.Какие есть методы устранения временной жесткости? Какую жесткость можно устранить термическим методомД? Напишите соответствующие уравнения реакций.

5.Какие есть методы устранения временной жесткости? Какую жесткость можно устранить известковымАметодом? Напишите соответствующие уравнения реакций.

6.Какие есть методы устранениябпостоянной жесткости? Какую жесткость можно устранить содовым методом? Напишите соответствующие уравнения реакций. и

7.Какие есть методы устранения общей жесткости? Какую жесткость можно устранитьСфосфатным методом? Напишите соответствующие уравнения реакций.

8.Какие есть методы устранения общей жесткости? Какую жесткость можно устранить ионообменным методом? Напишите соответствующие уравнения реакций.

3. ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

Гидролизом солей называется реакция ионного обмена между молекулами соли и воды, в результате которой изменяется кислотность среды (рН). Вследствие протекания реакции гидролиза в растворе появляется избыточное количество ионов Н+ или ОН-, сообщающее раствору кислотные или щелочные свойства.

Условия протекания гидролиза:

1. Соль должна быть растворимой в воде (прил. 1).

21

2. В образовании соли должен принимать участие хотя бы один слабый электролит.

Любая соль образована кислотой и основанием.

Сильные основания образованы щелочными и щелочно-земельными металлами (прил. 2), элементами 1-й и 2-й групп главных подгрупп, кроме магния и бериллия. Остальные металлы образуют нерастворимые в воде основания, которые являются слабыми электролитами. К слабым электролитам относится и такое основание, как гидроксид аммония.

чают 4 случая гидрол за солей.

Рассмотрим тип чные случаи гидролиза солей.

1. Соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой.

Примером такой соли может служить хлорид меди CuCl2. Эта соль образована слабым основанием – гидроксидом меди и сильной хлороводородной кислотой. Равновесие в реакции будет смещено в сторону образования слабого электролита, т.е. гидролиз пойдет по катиону:

Cu2+ + H+OH = CuOH+ + H+.

Врастворе накапливаются ионы водорода, среда становится кислой.

Полное ионное уравнение имеет вид

Cu2+ + 2Cl + H2O = CuOH+ + H+ + 2Cl .

Вмолекулярном виде уравнение гидролиза хлорида меди запишем следующим образом:

CuCl2 + H2O = CuOHCl + HCl.

22

При гидролизе соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой, образуется основная соль, а реакция среды становится кислой

(рН <7).

Ион CuOH+ – еще более слабый, чем ион меди, он тоже может взаимодействовать с водой по реакции CuOH+ + H2O = Cu(OH)2 + H+. Но, по принципу Ле Шателье, ионы водорода, образовавшиеся в ходе первой ступени гидролиза, будут смещать равновесие во второй ступени влево, т.е. в сторону образования гидроксокатиона меди. Таким образом, в обычных условиях реакция гидролиза проходит только по первой ступени и гидроксид меди не образуется.

2. Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой.

Примером такой соли служит карбонат натрия Na2CO3.

Эта соль образована сильным основанием – гидроксидом натрия и слабой угольной кислотой. Равновесие будет смещено в сторону образования слабого электролита – угольной кислоты (гидролиз идёт по аниону):

CO32 + H+OH = HCO3 + OH .

В растворе накапливаются гидроксил-ионы, среда становится щелоч-

исходит, так как щелочная среда, образовавшаяся на первой ступени гидролиза, смещает равновесие второй ступени влево, в сторону образования исходных веществ.

3. Соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой.

Примером такой соли является ацетат алюминия Al(CH3COO)3.

Эта соль образована слабым основанием – гидроксидом алюминия и слабой уксусной кислотой. Уксусная кислота имеет константу диссоциации, равную 1,74·10-5, а константа диссоциации гидроксида алюминия равна 1,38·10-9, т.е. он меньше распадается на ионы, поэтому равновесие будет смещено в сторону образования гидроксокатиона алюминия.

Al3+ + H+OH = AlOH2+ + H+.

23

В растворе накапливаются ионы водорода, поэтому образование дигидроксокатиона алюминия Al(OH)2+ и тем более гидроксида алюминия не происходит.

Полное ионное уравнение имеет вид

Al3+ + 3CH3COO + H2O = AlOH2+ + H+ + 3CH3COO .

Молекулярное уравнение гидролиза

Al(CH3COO)3 + H2O = AlOH(CH3COO)2 + CH3COOH.

При гидролизе соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой, образуются основная соль и слабокислая среда.

Если же соль образована слабым нерастворимым основанием и слабой летучей или нестойкой кислотой, то в водном растворе такая соль будет подвергаться полному гидролизу. Нерастворимое основание будет выпадать в осадок, а кислота разлагаться на воду и летучий оксид (например, угольная кислота будет распадаться на воду и углекислый газ) или сама в виде газообразного соединения удаляться из раствора (например, сероводородная кислота). Из-за постоянного удаления продуктов реакции равновесие будет смещено в сторону прямой реакции – гидролиз таких солей будет идти до

2Cr3+ + 3S2 +А6H2O = 2Cr(OH)3↓+ 3H2S↑.

4. Соли, образованные с льным основанием и сильной кислотой, гидро-

реакции с водой полностью смещается влево, ни основные, ни кислые соли не образуются, реакция среды остаётся нейтральной.

Факторы, влияющие на глубину протекания гидролиза:

1. Температура. При нагревании раствора скорость движения ионов увеличивается, возрастает внутренняя энергия частиц. Столкновение частиц становится более вероятным, т.е. гидролиз усиливается.

2. Концентрация соли. При уменьшении концентрации (разбавлении) гидролиз усиливается.

Например, гидролиз нитрата висмута протекает по уравнению

Bi(NO3)3 + H2O = BiOH(NO3)2 + HNO3.

При разбавлении гидроксокатион висмута взаимодействует с молекулами воды и гидролиз идет по второй ступени:

BiOH(NO3)2 + H2O = Bi(OH)2NO3 + HNO3.

24

Дигидроксонитрат висмута – неустойчивая соль, она распадается на нерастворимый оксонитрат висмута и воду:

Bi(OH)2NO3 = BiONO3↓+ H2O.

3. Сила электролита, образующего соль. Чем слабее электролит, обра-

зующий соль, тем сильнее эта соль подвергается гидролизу.

Рассмотрим гидролиз карбоната калия и сульфита калия. Константа диссоциации угольной кислоты равна 4,5 10 7, а константа диссоциации сернистой кислоты равна 1,7 10 2. При гидролизе карбоната калия ионы НСО3- будут сильнее связываться в молекулы угольной кислоты, чем ионы HSO3- при гидролизе сульфита. При уменьшении концентрации продуктов реакции по принципу Ле Шателье равновесие будет смещаться в сторону прямой реакции.

4. Наличие посторонних ионов может как усиливать, так и подавлять

да меди. В растворе хлорид меди подвергается гидролизу по катиону с образованием кислой среды:

CuCl2 + H2O = CuOHCl + HCl.

а) если добавить ионы водорода, то увеличится концентрация продук-

ваться с ними в молекулы водыб, чтоАприведет к снижению их концентрации в растворе, а это вызовет смещен е равновесия в сторону прямой реакции. Гидролиз будет усил ваться;

тов реакции, и по принципу Ле Шателье равновесие сместится в сторону обратной реакции, т.е. кислота будет подавлять гидролиз соли такого типа;

протекает до концаСв случаеи, если одна из солей образована слабым основанием, а другая слабой кислотой. Например, если к раствору хлорида меди добавить немного сульфата алюминия – соли, которая гидролизуется по катиону и способствует увеличению концентрации ионов водорода, это приведет к подавлению гидролиза. Если же к раствору хлорида меди добавить карбонат натрия (соль гидролизуется по аниону), то гидролиз усилится.

в) если добавить посторонн е ионы (соли), то гидролиз усиливается и

Na2CO3 + H2O = NaHCO3 + NaOH.

При гидролизе этой соли среда обогащается ионами ОН–, которые связывают ионы водорода. В общем виде реакция совместного гидролиза этих солей будет такая:

CuCl2 + Na2CO3 + H2O = Cu(OH)2 + CO2 + 2NaCl.

Гидролиз солей будет протекать полностью. Нерастворимый гидроксид будет выпадать в осадок, а нестойкая кислота распадаться на воду и углекислый газ.

25