Imię i nazwisko

Imię i nazwisko

Grupa

Ćwiczenie 7

Temat: Reakcje elektrolitów z wodą (hydroliza soli)

I. Część teoretyczna

Hydroliza jest to taki proces niektórych związków chemicznych z wodą, który prowadzi do zmiany równowagi autodysocjacji wody, a co za tym do zmiany pH środowiska. Szczególnie łatwo ulegają reakcji sole, których jony mają zdolność do oddawania lub przyłączania protonów w środowisku wodnym. Te właściwość wykazują sole powstałe ze zobojętnienia:

• słabych kwasów mocnymi zasadami

• słabych kwasów słabymi zasadami

• mocnych kwasów słabymi zasadami

Przykładem reakcji soli typu słabego kwasu i mocnej zasady z wodą jest CH₃COONa

CH₃COONa = CH₃COO^- + Na⁺

Jon octanowy ma zdolność do przyłączenia protonu więc reakcja z wodą będzie miała postać:

CH₃COO^- + H₂O = CH₃COOH + OH^-

A odczyn roztworu po ustaleniu się równowagi hydrolitycznej będzie zasadowy (obecność jonu OH^-). W roztworach soli glinowych i cynkowych proces ten przebiega etapami.

Przykładem soli mocnego kwasu i słabej zasady jest NH₄Cl

NH₄Cl = NH₄⁺ + Cl^-

Jon amonowy jest zdolny do oddania protonu więc reakcja z wodą będzie przebiegać według poniższego schematu:

NH₄⁺ + H₂O = NH₃ + H₃O⁺

Odczyn roztworu po reakcji będzie kwaśny (obecność jonu hydroniowego).

Ostatnim przykładem jest CH3COONH4 sól słabego kwasu i słabej zasady:

CH₃COONH₄ = CH₃COO^- + NH₄⁺

Ponieważ jon octanowy jest zdolny do przyjęcia protonu, a jon amonowy do oddania protonu, proces będzie przebiegać według schematu:

CH₃COO^- + H₂O = CH₃COOH + OH^-

NH₄⁺ + H₂O = NH₃ + H₃O⁺

W tym wypadku woda spełnia rolę kwasu i zasady, a reakcje przebiegają aż do ustalenia się stanu równowagi. Odczyn roztworu zależy od wartości liczbowych stałych dysocjacji słabego kwasu (K_k) i słabej zasady (K_z). Jeżeli K_k > K_z to odczyn będzie kwaśny, jeżeli K_k = K_z to odczyn będzie obojętny, a jeśli K_k < K_z to odczyn będzie zasadowy.

Reakcje współdziałania wody i soli są reakcjami odwrotnymi do zobojętniania i proces ten można wyrazić wzorem:

KWAS + ZASADA = SÓL + WODA

Podczas rozpuszczania soli w wodzie lub podczas procesu zobojętniania ustala się równowaga w roztworze, którą można charakteryzować stałą K_h i stopniem .

C_zh stężenie cząsteczek zhydrolizowanych

  C_o początkowe stężenie cząsteczek

[CH₃COOH] · [OH^-]

Przykład dla CH₃COONa - Kh = [CH₃COO^-]

Jeżeli licznik i mianownik równania pomnożymy przez stężenie jonów hydroniowych, to otrzymamy wyrażenie na stałą Kh.

[CH₃COOH] · [OH^-] · [H₃O⁺] K_w

Kh = [CH₃COO^-] · [H₃O⁺] czyli Kh = K_k

II. Część doświadczalna

Doświadczenie 1- A

Przebieg doświadczenia:

Do ośmiu próbówek nalewamy 1/5 objętości wody destylowanej. Następnie po pięć kropli wskaźnika uniwersalnego do każdej (otrzymaliśmy barwę zieloną). Jedną odstawiamy jako próbówkę kontrolną, a do pozostałych sypiemy kolejno 1/3 mikrołopatki następujących soli: KCl, Na₂S, NH₄Cl, CH₃COONa, ZnCl₂ , Na₂SO₄ , CaCl₂

Doświadczenie 1- B

Przebieg doświadczenia:

Tak jak wyżej tylko, że jako wskaźnik używamy fenoloftaleiny (próbówka kontrolna jest bezbarwna).

Opracowanie wyników:

Tabela 1 - A

L.p.	Wzór soli	Wskaźnik	Odczyn	pH	Kolor
1	KCl	uniwersalny	Obojętny	7,0	Zielony
2	Na2S	uniwersalny	Zasadowy	9,5	Fioletowy
3	NH4Cl	uniwersalny	Kwaśny	6,0	Żółty
4	CH3COONa	uniwersalny	Zasadowy	8,0	Błękitny
5	ZnCl2	uniwersalny	Obojętny	7,0	Zielony
6	Na2SO4	uniwersalny	Obojętny	7,0	Zielony
7	CaCl2	uniwersalny	Zasadowy	8,0	Błękitny

Tabela 1 - B

L.p.	Wzór soli	Wskaźnik	Odczyn	pH	Kolor
1	KCl	Fenoloftaleina	Obojętny	7,0	Nie zmieniło barwy
2	Na2S	Fenoloftaleina	Zasadowy	9,5	Lekki róż
3	NH4Cl	Fenoloftaleina	Kwaśny	6,0	Nie zmieniło barwy
4	CH3COONa	Fenoloftaleina	Zasadowy	8,0	Nie zmieniło barwy
5	ZnCl2	Fenoloftaleina	Obojętny	7,0	Nie zmieniło barwy
6	Na2SO4	Fenoloftaleina	Obojętny	7,0	Nie zmieniło barwy
7	CaCl2	Fenoloftaleina	Zasadowy	8,0	Nie zmieniło barwy

KCl + H₂O = KOH + HCl

K⁺ + Cl^- + H₂O = K⁺ + OH^- + H⁺ + Cl^-

Na₂S + 2H₂O = 2NaOH + H₂S

2Na⁺ + S^2- + 2H₂O = 2Na⁺ + OH^- + 2H⁺ + S^2-

NH₄Cl + H₂O = NH₄OH + HCl

NH₄⁺ + Cl^- + H₂O = NH₄⁺ + OH^- + H⁺ + Cl^-

CH₃COONa + H₂O = CH₃COOH + NaOH

CH₃COO^- + Na⁺ + H₂O = CH₃COO^- + H⁺ + Na⁺ + OH^-

ZnCl₂ + 2H₂O = Zn(OH)₂ + 2HCl

Zn²⁺ 2Cl^- + 2H₂O = Zn²⁺ + 2OH^- + 2H⁺ + Cl^-

Na₂SO₄ + 2H₂O = 2NaOH + H₂SO₄

2Na⁺ + SO₄^2- + 2H₂O = 2Na⁺ + 2OH^- + 2H⁺ + SO₄^2-

CaCl₂ + H₂O = Ca(OH)₂ + 2HCl

Ca²⁺ + 2Cl^- + H₂O = Ca²⁺ + 2OH^- + 2H⁺ + 2Cl^-

Doświadczenie 2

Przebieg doświadczenie:

Do próbówki wlewamy 1/5 objętości CH3COONa, a następnie dodajemy 2-3 krople fenoloftaleiny. Ciecz w próbówce jest bezbarwna. Po ogrzaniu jej kolor zmienia się na fiolet, by ponownie po schłodzeniu powrócić do sytuacji wyjściowej.

Opracowanie wyników:

CH₃COONa + H₂O = CH₃COOH + NaOH

CH₃COO^- + Na⁺ + H₂O = CH₃COO^- + H⁺ + Na⁺ + OH^-

Ochłodzenie tj. obniżenie temperatury powoduje odwrócenie procesu i powrót do pierwotnego zabarwienia.

Doświadczenie 3

Przebieg doświadczenia:

Do roztworu chlorku cynku (II) wrzucamy granulkę cynku i ogrzewamy (jeżeli reakcja przebiega wolno dodajemy 2-3 krople siarczanu (VI) miedzi (II) jako katalizatora). Zaobserwowano wydzielania się gazu.

Opracowanie wyników:

Równanie reakcji soli cynkowej, której jony są uwodnione i dlatego proces ten przebiega etapami:

[Zn(H₂O)₄]²⁺ + H₂O = [Zn(H₂O)₃OH]⁺ + H₃O⁺

[Zn(H₂O)₃OH]⁺ + H₂O = Zn(H₂O)₂(OH)₂ + H₃O⁺

---