Ростислав Лидин - Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ

б) если гидроанион принадлежит слабойкислоте, то его поведение в воде двойственно – либо неполная диссоциация по типу слабой кислоты:

либо взаимодействие с водой (называемое обратимым гидролизом):

При α 1> α 2преобладает диссоциация (и раствор соли будет кислым), а при α 1> α 2– гидролиз (и раствор соли будет щелочным). Так, кислыми будут растворы солей с анионами HSO 3 -, H 2PO 4 -, H 2AsO 4 -и HSeO 3 -, растворы солей с другими анионами (их большинство) будут щелочными. Другими словами, название «кислые» для солей с большинством гидроанионов не предполагает, что эти анионы будут вести себя в растворе как кислоты (гидролиз гидроанионов и расчет отношения между α 1и а 2изучаются только в высшей школе).

Оснóвныесоли MgCl(OH), Cu 2CO 3(OH) 2и другие в своем большинстве практически нерастворимы в воде, и обсуждать их поведение в водном растворе невозможно.

Сама вода – это очень слабый электролит:

Концентрации катиона Н +и аниона ОН -в чистой воде весьма малы и составляют 1 10 -7моль/л при 25 °C.

Катион водорода Н +представляет собой простейшее ядро – протон р + (электронная оболочка катиона Н +– пустая, 1s 0). У свободного протона велики подвижность и проникающая способность, в окружении полярных молекул Н 2O он не может оставаться свободным. Протон тут же присоединяется к молекуле воды:

В дальнейшем для простоты оставляется запись Н +(но подразумевается Н 3O +).

В воде содержание ионов Н +и ОН одинаково; в водных растворах кислот появляется избыток ионов Н +, в водных растворах щелочей – избыток ионов ОН (за счет диссоциации кислот и оснований).

Типы среды водных растворов:

Содержание Н +и ОН -в водных растворах обычно выражают через водородный показательрН (читается пэ-аш) и аналогичный ему гидроксильный показательрОН:

Для воды при комнатной температуре имеем:

следовательно, в чистой воде:

Это равенство справедливо и для водных растворов:

Практическая шкала рН отвечает интервалу 1—13 (разбавленные растворы кислот и оснований):

В практически нейтральной среде с рН = 6–7 и рН = 7–8 концентрация Н +и ОН -очень мала (1 10 -6– 1 • 10 -7моль/л) и почти равна концентрации этих ионов в чистой воде. Такие растворы кислот и оснований считаются предельноразбавленными (содержат очень мало вещества).

Для практического установления типа среды водных растворов служат индикаторы – вещества, которые окрашивают в характерный цвет нейтральные, кислые и/или щелочные растворы.

Распространенные в лаборатории индикаторы – это лакмус, метилоранж и фенолфталеин.

Метилоранж (индикатор на кислотную среду) становится розовымв сильнокислом растворе (табл. 16), фенолфталеин (индикатор на щелочную среду) – малиновым в сильнощелочном растворе, а лакмус используется во всех средах.

В разбавленных растворах электролитов (кислот, оснований, солей) химические реакции протекают обычно при участии ионов. При этом все элементы реагентов могут сохранять свои степени окисления ( обменные реакции) или изменять их ( окислительно-восстановительные реакции). Примеры, приводимые далее, относятся к обменным реакциям (о протекании окислительно-восстановительных реакций см. разд. 14).

В соответствии с правилом Бертолле, ионные реакции протекают практически необратимо, если образуются твердые малорастворимые вещества(они выпадают в осадок), легколетучие вещества(они выделяются в виде газов) или растворимые вещества – слабые электролиты(в том числе и вода). Ионные реакции изображаются системой уравнений — молекулярным, полным и кратким ионным. Ниже полные ионные уравнения опущены (читателю предлагается составить их самому).

При написании уравнений ионных реакций надо обязательно руководствоваться таблицей растворимости (см. табл. 8).

Примеры реакций с выпадением осадков:

а)

б)

в)

г)

Внимание!Указанные в таблице растворимости (см. табл. 15) малорастворимые («м») и практически нерастворимые («н») соли выпадают в осадок именно в том виде, как они представлены в таблице (СаF 2↓, PbI 2↓, Ag 2SO 4↓, AlPO 4↓ и т. д.).

В табл. 15 не указаны карбонаты – средние соли с анионом CO 3 2-. Следует иметь в виду, что:

1) К 2СO 3, (NH 4) 2CO 3и Na 2CO 3растворимы в воде;

2) Ag 2CO 3, ВаСO 3и СаСO 3практически нерастворимы в воде и выпадают в осадок как таковые, например:

3) соли остальных катионов, такие как MgCO 3, CuCO 3, FeCO 3, ZnCO 3и другие, хотя и нерастворимы в воде, но не осаждаются из водного раствора при проведении ионных реакций (т. е. их нельзя получить этим способом).

Например, карбонат железа (II) FeCO 3, полученный «сухим путем» или взятый в виде минерала сидерит, при внесении в воду осаждается без видимого взаимодействия. Однако при попытке его получения по обменной реакции в растворе между FeSO 4и К 2СO 3выпадает осадок основной соли (приведен условный состав, на практике состав более сложный) и выделяется углекислый газ: