Название: Неорганическая химия - Учебное пособие.(Шевницына Л.В., Белова Т.Б.)

Жанр: Химия

Просмотров: 1794


Гидролиз солей

 

Пример 1. Составление молекулярного и молекулярно-ион-ного уравнения гидролиза соли сильной кислоты и слабого

основания.

Напишите молекулярные и молекулярно-ионные уравнения гидролиза солей: а) нитрата аммония NH4NO3; б) хлорида хрома CrCl3.

Решение. 1) При растворении в воде кристаллическая соль NH4NO3 диссоциирует:

NH4NO3 → NH4+ + NO3¯.

При составлении уравнений гидролиза в первую очередь необходимо определить ионы соли, связывающие ионы воды (H+ и OH‾) в малодиссоциирующее соединение, т.е. ионы, обусловливающие гидролиз. В данном случае ионы NH4+ связывают гидроксид-ион, образуя молекулы слабого основания NH4OH, и обусловливают гидролиз соли NH4NO3. Молекулярно-ионное уравнение гидролиза:

NH4+ + HOH          NH4OH + H+.

Уравнение гидролиза в молекулярной форме:

NH4NO3 + HOH          NH4OH + HNO3.

Избыток ионов H+ в растворе обусловливает кислую реакцию раствора, т. е. рН < 7.

2) При гидролизе соли CrCl3 ион Cr3+ соединяется с ионами OH- ступенчато, образуя гидроксо-ионы (CrOH)2+, Cr(OH)2+ и молекулы Cr(OH)3. Практически гидролиз соли ограничивается первой ступенью:

Cr3+ + HOH           (CrOH)2+ + H+.

В данном случае продуктами гидролиза являются основная соль и кислота:

CrCl3 + HOH          CrOHCl2 + HCl.

Реакция раствора кислая, т. е. рН < 7.

Пример 2. Составление молекулярного и молекулярно-ион-ного уравнения гидролиза соли сильного основания и слабой

кислоты.

Составьте молекулярные и молекулярно-ионные уравнения гидролиза солей: а) цианида калия KCN; б) сульфита натрия Na2SO3.

Решение. 1) Гидролиз соли KCN обусловливают ионы CN‾, связывая катионы H+ воды в слабодиссоциирующее соединение – синильную кислоту:

CN‾ + HOH          HCN + OH‾.

В молекулярной форме:

KCN + HOH          HCN + KOH.

Реакция раствора щелочная: рН > 7.

2) Гидролиз соли Na2SO3 практически ограничивается первой ступенью; продукты гидролиза – кислая соль и основание:

Na2SO3 + HOH          NaHSO3 + NaOH;

SO32- + HOH          HSO3- + OH‾.

Реакция раствора щелочная: рН > 7.

Пример 3. Составление молекулярного уравнения гидролиза соли слабого основания и слабой кислоты.

Напишите молекулярное уравнение гидролиза соли Al(CH3COO)3.

Решение. Ионы соли Al3+ и CH3COO‾ взаимодействуют с ионами воды, образуя малорастворимое соединение Al(OH)3 и малодиссоциирующее соединение CH3COOH. Соль Al(CH3COO)3  гидролизуется необратимо и полностью:

Al(CH3COO)3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3CH3COOH.

Пример 4. Составление уравнений реакций взаимодействия при смешении растворов солей, взаимно усиливающих гидролиз.

Составьте уравнение реакции, происходящей при смешении растворов солей Fe(NO3)3 и Na2CO3.

Решение. В растворе нитрата железа (III) гидролиз обусловливает катион Fe3+:

Fe3+ + HOH           Fe(OH)2+ + H+ ,

а в растворе карбоната натрия – анион CO3²‾ :

CO3 2- + HOH           HCO3ˉ + OHˉ.

Гидролиз этих солей обычно ограничивается первой ступенью. При смешении растворов этих солей ионы H+ и OHˉ взаимодействуют, образуя молекулы слабого электролита H2O, который уходит из сферы реакции. Это приводит к тому, что усиливается гидролиз каждой из солей до образования Fe(OH)3 и CO2.

2Fe(NO3)3 + Na2CO3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3CO2 + 6NaNO3 .

 

Задачи

 

Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей CrCl3, FeSO4, Na2SO3 и Na2S. Какие из перечисленных растворов имеют pH <7? pH >7?

Какую реакцию имеют растворы солей  Zn(NO3)2 , Al2(SO4)3,  K2CO3,  KNO3,  NaCN? Ответ подтвердите ионно-молекуляр-ными уравнениями.

Почему растворы NaF и Na2S имеют щелочную, а растворы ZnSO4 и NH4NO3 кислую реакцию? Ответ подтвердите ионно-молекулярными уравнениями.

Как зависит степень гидролиза от температуры? Почему? В какую сторону сместится равновесие гидролиза NaCN, если к раствору прибавить: а) щёлочь; б) кислоту; в) хлорид

аммония?

Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, протекающих при сливании растворов: а) алюминия нитрата и натрия сульфата; б) хрома сульфата и натрия

карбоната.

Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: FeCl2 или FeCl3,  MgCl2 или ZnCl2, NaCN или CH3COONa? Почему? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

Как будут действовать на лакмус растворы солей K2S, KJ, CuSO4, NaClO, Cd(NO3)2. Ответ подтвердите, составив ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей.

Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: Na2CO3 или Na2SO3,  TlCl или TlCl2, SnCl2 или SnCl4. Почему? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

Какие факторы влияют на степень гидролиза соли? В каких случаях при гидролизе образуются кислые (гидро) и в каких – основные (гидроксо-) соли? Составьте ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций.

Почему растворы NaH2PO4 имеют слабокислую, Na3PO4 щелочную, СН3СООNH4, KCl – нейтральную, CuSO4 кислую реакции? Какие из перечисленных солей подвергаются гидролизу? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

 

Строение. Номенклатура и классификация

комплексных соединений

 

Пример 1. Строение комплексных соединений согласно методу валентных связей (ВС).

Экспериментально установлено, что комплексный ион [Co(NH3)6]3+ проявляет диамагнитные свойства, а ион [CoF6]3- – парамагнитен.

С помощью метода ВС объясните, какой тип гибридизации атомных орбиталей возникает при образовании этих ионов и каково их пространственное строение?

Решение. Теория метода ВС рассматривает образование комплексных  ионов при донорно-акцепторном взаимодействии наподелённых электронных пар лигандов и свободных орбиталей комплексообразователя. Ион-комплексообразователь Со3+ в этих комплексных ионах имеет электронную конфигурацию 3d6. В соответствии с правилом Хунда эти 6 электронов в d-состоянии располагаются по энергетическим ячейкам следующим образом:

Лиганды комплексного иона – полярные молекулы NH3 и анион F-. Координационное число Со3+ в данных ионах равно 6, т.е. ион-комплексообразователь присоединяет лиганды. Каждый из лиганды NH3 и F- имеет неподелённую электронную пару, являясь донором электронов. Для размещения шести электронных пар шести лигандов ион-комплексообразователь Со3+(акцептор электронов) должен предоставить шесть свободных орбиталей. При образовании комплексного иона [Co(NH3)6]3+ четыре электрона в

d-состоянии иона Со3+ сначала образуют электронные пары, освобождая 2 3d-орбитали:

,

 

затем образуется ион [Co(NH3)6]3+, имеющий строение:

При образовании этого комплексного иона имеет место d2sp3- гибридизация, причём она осуществляется при участии внутренних (предвнешних) d-орбиталей третьего энергетического уровня иона Со3+.

В случае иона [CoF6]3- образования пар электронов в

d-состоянии иона Со3+ не происходит. Шесть неподелённых электронных пар F- располагаются в свободных s, p, d – орбиталях четвёртого энергетического уровня. Комплексный ион [CoF6]3- имеет строение:

Этот комплексный ион образуется при sp3d2-гибридизации. В образовании этого иона участвуют d-орбитали иона Со3+ четвёртого энергетического уровня (внешнего). Эти ионы имеют октаэдрическую структуру. Наличие неспаренных электронов в комплексных ионах даёт возможность определить их магнитные свойства: в комплексном ионе [Co(NH3)6]3+  нет неспаренных электронов, поэтому он диамагнитен; комплексный ион [CoF6]3-, содержащий 4 неспаренных электрона, парамагнитен. С помощью метода ВС можно предсказать реакционную способность  комплексных соединений. Комплексный ион [CoF6]3-, в образовании которого участвуют d-орбитали иона Со3+ четвёртого энергетического уровня (внешнего), более реакционноспособен, чем ион [Co(NH3)6]3+, так как в  [CoF6]3- лиганды слабее связаны с ионом Со3+, чем в ионе [Co(NH3)6]3+, и могут легче отделяться от комплексообразователя.

Пример 2. Классификация комплексных соединений по электрическому заряду комплексного иона.

Приведите по два примера комплексных соединений, в которых комплексный ион является: положительным (катион), отрицательным (анион), нейтральным. Назовите эти соединения.

Решение. По закону электрического заряда комплексные ионы делят на катионные и анионные. Катионные комплексные ионы образуются в результате координации полярных молекул (NH3, H2O) вокруг положительного иона-комплексообразователя.  Комплексные соединения, в которых лигандами являются ионы воды, называют аквасоединениями, а в которых молекулы аммиака – аминосоединениями. К катионным комплексным ионам относят и такие ионы, в которых комплексообразователем служит  отрицательный ион, а лигандами – катион водорода, например ион аммония [N3-H4]+. Примеры:

[Ni(H2O)6](NO3)2 – нитрат гексааквоникеля (II);

[Ag(NH3)2]Cl – хлорид диамин серебра (I).

Анионные комплексные ионы образуются в результате координации вокруг положительного иона-комплексообразователя отрицательных лигандов. К комплексным соединениям, содержащим комплексный анион, гидроксосоединения (лиганды – ОН-) и ацидокомплексные соединения (лиганды – кислотные остатки). Например:

Na2[Pt(CN)4Cl2] – дихлоротетрацианоплатина (IV) натрия;

K2[Zn(OH)4] – тетрагидроксоцинкат (II) калия.

Комплексные ионы не имеют заряда в том случае, если они образуются в результате координации вокруг нейтрального атома молекул или при одновременной координации отрицательных ионов и молекул вокруг положительного комплексообразователя. Например:

[Cr(NH3)3(SCN)3] – трироданотриамминхром (III);

[Ni(CO)4] – тетракарбонил никеля (II).

Среди комплексных соединений есть и такие, которые содержат и комплексный катион и комплексный анион, например:

[Co(NH3)6] [Co(NH3)2(NO2)4]3 – тетранитродиамминкобальтат (II)

гекааммин кобальта (III);

[Pt(NH3)]4 [PtCl4] – тетрааммин платины (II),

тетрахлорплатинат (II).