2 Просмотров

Задание:

Сущность процесса гидролиза солей по катиону. Представьте уравнения гидролиза солей: хлорида марганца(II), нитрата аммония. При концентрации растворов 0.01М рассчитайте степень и константу гидролиза.

 

Ответ на задание:

Гидролиз по катиону – это процесс взаимодействия катиона соли со слабодиссоциированными молекулами воды, приводящий к образованию слабого основания и ионов гидроксония. Этот процесс характерен для солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой.

Сущность процесса:

Катион соли, являясь кислотным центром, оттягивает на себя электронную плотность от атома кислорода в молекуле воды. В результате связь O-H в молекуле воды ослабевает и происходит ее гетеролитический разрыв с образованием иона гидроксида (ОН⁻) и иона гидроксония (H₃O⁺). Ион гидроксида соединяется с катионом соли, образуя слабое основание.

Уравнения гидролиза:

• Хлорид марганца(II) (MnCl₂): Mn²⁺ + H₂O ⇄ MnOH⁺ + H⁺

• Нитрат аммония (NH₄NO₃): NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₃·H₂O + H⁺

Расчет степени и константы гидролиза:

Степень гидролиза (h) показывает, какая доля молекул соли подверглась гидролизу. Она выражается в долях единицы или в процентах.

Константа гидролиза (Kh) – это константа равновесия реакции гидролиза.

Формулы для расчета:

• Константа гидролиза: Kh = Kw / Kb, где Kw – ионное произведение воды (10⁻¹⁴), Kb – константа диссоциации слабого основания.
• Степень гидролиза: h = √(Kh / C), где C – концентрация соли.

Расчет для хлорида марганца(II):

• Найдем Kb для гидроксида марганца(II) (Mn(OH)₂) по справочнику.
• Рассчитаем Kh по формуле.
• Подставим значения Kh и C в формулу для расчета степени гидролиза.

Расчет для нитрата аммония:

• Найдем Kb для аммиака (NH₃) по справочнику.
• Рассчитаем Kh по формуле.
• Подставим значения Kh и C в формулу для расчета степени гидролиза.

 

Хлорид марганца(II) (MnCl₂)

1. Находим Kb для гидроксида марганца(II) (Mn(OH)₂) по справочнику.

• Затруднение: Гидроксид марганца(II) является малорастворимым соединением, и точные значения его константы диссоциации могут отсутствовать в доступных справочниках.
• Приблизительный подход: Можно использовать значение произведения растворимости (ПР) гидроксида марганца(II) для оценки Kb. Однако этот подход дает лишь приблизительное значение и может привести к некоторым погрешностям в конечном результате.

2. Рассчитываем Kh по формуле.

• Kh = Kw / Kb
• Заменим Kb на выражение через ПР (приблизительно): Kb ≈ ПР / [Mn²⁺]
• Подставим значения и рассчитаем Kh.

3. Подставляем значения Kh и C в формулу для расчета степени гидролиза.

• h = √(Kh / C)
• Подставим рассчитанное значение Kh и данную концентрацию соли (C = 0.01 М) и вычислим степень гидролиза.

Нитрат аммония (NH₄NO₃)

1. Находим Kb для аммиака (NH₃) по справочнику.

• Значение Kb: Обычно в справочниках приводится значение Kb для аммиака.

2. Рассчитываем Kh по формуле.

• Kh = Kw / Kb
• Подставим значения Kw и Kb и рассчитаем Kh.

3. Подставляем значения Kh и C в формулу для расчета степени гидролиза.

• h = √(Kh / C)
• Подставим рассчитанное значение Kh и данную концентрацию соли (C = 0.01 М) и вычислим степень гидролиза.

Пример расчета для нитрата аммония (при условии, что Kb(NH₃) = 1.8 × 10⁻⁵)

• Kh = Kw / Kb = 10⁻¹⁴ / 1.8 × 10⁻⁵ ≈ 5.56 × 10⁻¹⁰
• h = √(Kh / C) = √(5.56 × 10⁻¹⁰ / 0.01) ≈ 2.36 × 10⁻⁴

Степень гидролиза нитрата аммония в 0.01 М растворе составляет примерно 2.36 × 10⁻⁴ или 0.0236%.