зін-өзі тексеруге арналған сұрақтар

Сабақ/ Урок №18

Группа МЦ -120б

Дата 29.10.20.

Пән/Предмет Химия

Сабақтын тақырыбы / Тема урока Электролиттер ерітінділеріндегі иондық тепе-теңдіктер гр МЦ-120б

Электролиттер диссоциациялану теориясы ерітіндідегі электролиттер арасындағы реакцияларды былай түсіндіреді: күшті электролиттер ионға толық түседі, сонда электролит ерітіндісінің қасиеті сондағы иондардың қасиеттерінің қосындысымен анықталады. Күшті электролиттер арасындағы алмасу реакциясы иондар арасында жүреді:

K⁺+ Cl^-+ Na⁺+ NO₃^-= Na⁺+ Cl^-+ K⁺+ NO₃^-Теңдік белгісінің екі жағындағы иондарды салыстырса, еш айырмашылығы жоқ, яғни иондық теорияға сәйкес бұл жағдайда реакция жүрген жоқ.

Сонымен, ерітіндідегі иондар арасында реакция жүру үшін ерітінділердегі иондардан қиын еритін, не нашар диссоциацияланатын, не оңай ұшып кететін заттар түзілуі керек. Сонда реакция теңдеуін ионды-молекулалық теңдеу күйінде көрсетеді:

BaCl₂+ Na₂SO₄= BaSO₄↓ + 2NaCl

реакция нәтижесінде қиын еритін зат түзілді: Ba²⁺+ SO₄^2-= BaSO₄;

HClO₄ + NaOH = NaClO₄+ H₂O – нашар диссоциацияланатын зат түзілетін реакцияның мысалы ретінде күшті қышқыл мен күшті негіз арасындағы бейтараптану реакциясын алса, қышқылдағы сутегі иондары мен сілтідегі гидроксид иондары қосылып, нашар диссоциацияланатын су молекуласы түзілгенін көруге болады: H⁺ + OH^- = H₂O;Нашар диссоциацияланатын зат түзілетін реакцияларға сонымен бірге күшті қышқыл мен әлсіз қышқыл тұздарының не күшті негіз бен әлсіз негіз тұздарының арасында жүретін реакциялар нәтижесінде әлсіз қышқыл не әлсіз негіз түзілуін алуға болады.

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂↑ + H₂O – оңай ұшатын зат түзілетін реакцияның мысалына күшті қышқыл мен әлсіз қышқыл (күкіртті сутек қышқылы, көмір қышқылы, күкіртті қышқыл) тұздарының арасында жүретін реакцияларды алса: CO₃^2-+ 2H⁺= CO₂↑ + H₂O

Сонымен, алмасу реакциясы жүреді.

Мынандай жағдайларда, егер аз еритін зат (не нашар диссоциацияланатын зат) алғашқы заттарда да, реакция нәтижесінде де түзілген болса

СН₃СООН + КОН= СН₃СООН + H₂O, одна тепе-теңдік азырақ диссоциацияланатын жаққа ығысады. Мысалы, әлсіз қышқылды (СН₃СООН) күшті негізбен (КОН) бейтараптандырғанда, реакцияда екі әлсіз электролит (СН₃СООН, H₂O) түзіледі. Сонда тепе-теңдік әлсізірек электролит – су (диссоциация константасы 1,8×10^-16) жаққа қарай көбірек ығысады, себебі сірке қышқылы (К_D= 1,8×10^-5) күштірек. Бірақ бұл сияқты реакциялар аяғына дейін жүрмейді, себебі ерітіндіде диссоциацияға түспеген СН₃СООН молекулалары және ОН^-иондары бар, сондықтан реакция ортасы бейтарап емес (күшті қышқылды күшті негізбен бейтараптандырған сияқты), әлсіз сілтілік болады.

Сол сияқты әлсіз негізді (Zn(OH)₂) күшті қышқылмен HNO₃бейтараптандырғанда Zn(OH)₂ + 2Н⁺= Zn²⁺ + 2H₂O тепе-теңдік әлсізірек электролит – су – түзілетін жаққа ығысады, бірақ тепе-теңдікке жеткенде ерітіндіде аздаған диссоциацияға түспей қалған негіздің молекуласы және сутегі иондары болады, сондықтан ерітінді реакциясы әлсіз қышқылды.

Сонымен, әлсіз қышқыл не әлсіз негіз қатысатын бейтараптандыру реакциясы қайтымды, яғни тура және кері бағытта жүреді. Бұл деген, құрамына әлсіз қышқылдың анионы не әлсіз негіздің катионы кіретін тұздар суда ерігенде гидролиз процесі жүреді. Сонымен, гидролиз процесі – тұздың сумен алмасып әрекеттесуі нәтижесінде әлсіз қышқыл не әлсіз негіз түзілуі. Гидролиз процесі жүргенде тұздар суда ерісе, олардың иондары судың сутек не гидроксид иондарымен қосылады, сонда нашар диссоциацияланатын заттар түзіледі, сондықтан сутек не гидроксид иондарының концентрациялары өзгереді, сөйтіп, тұздар ерітінділері қышқылдық не сілтілік реакция көрсетеді. Тұздар негіз бен қышқыл әрекеттесуінен пайда болатындықтан, негізінде төрт түрлі тұз болады десе: әлсіз негіз бен күшті қышқылдан түзілген тұз; әлсіз қышқыл мен күшті негізден түзілген тұз; әлсіз негіз бен әлсіз қышқылдан түзілген тұз; күшті негіз бен күшті қышқылдан түзілген тұз. Сонда осы төрт түрлі тұздың гидролиз процесін қараса:

1. ZnCl₂+ H₂O ↔ ZnOHCl + HCl, сонымен гидролизге тұз катионы бойынша түседі, Zn²⁺+ H₂O ↔ ZnOH⁺ + H⁺, ерітіндіде сутегі ионының концентрациясы өседі, сондықтан ерітінді реакциясы (ортасы) қышқылды болады, әлсіз негіз бен күшті қышқыл тұзы гидролизі.

2. KCN + H₂O ↔ HCN + KOH, әлсіз қышқыл мен күшті негіз тұзының гидролизі әсерінен реакция ортасы сілтілік болады, себебі гидроксид ионының концентрациясы жоғарылайды: CN^-+ H₂O ↔ HCN + OH^-, гидролизге тұздың анионы ұшырайды.

3. NH₄CN + H₂O ↔ HCN + NH₄OH;

NH₄⁺+ CN^- + H₂O ↔ HCN + NH₄OH теңдеуден көруге болатыны: әлсіз негіз бен әлсіз қышқылдан түзілген тұз гидролизге катион бойынша да, анион бойынша да түседі. Параллель екі процесс жүреді:

NH₄⁺+ H₂O ↔ NH₄OH + H⁺және CN^- + H₂O ↔ HCN + OH^-

Бұл жағдайда реакция ортасы тұзды түзген қышқыл мен негіз күшіне байланысты болады. Егер К_қышқ.≈ К_нег., реакция ортасы бейтарап болады;

К_қышқ.> К_нег., реакция ортасы әлсізқышқылды, себебі тұз катионы көбірек гидролизге ұшырайды; К_қышқ.< К_нег., гидролизге тұздың анионы көбірек түседі, сонда реакция ортасы әлсізсілтілік болады.

Күшті негіз бен күшті қышқылдан түзілген тұз гидролизге ұшырамайды, себебі гидролизге кері жүретін бейтараптау реакциясы қайтымсыз, яғни аяғына дейін жүреді.

Гидролизге ұшырайтын тұздардың үш жағдайында да жүйе тепе-теңдікке келіп тұр, олай болса, әрекеттесуші массалар заңын қолданып тепе-теңдік константасын жазуға болады, оны гидролиз константасы деп атайды.

К_г= К_Н2О/К_қышқ.не К_г= К_Н2О/К_нег., К_Н2О – судың иондық көбейтіндісі. Бұл қатынастардан қышқыл не негіз әлсізірек болған сайын, яғни диссоциация константалары аз болған сайын гидролиз тереңірек жүретіні көрінеді. Гидролиздің қаншалықты жүретіндігін гидролиз дәрежесі һ- такөрсетеді, ол

h = тұздың гидролизге ұшыраған моль саны/тұздың жалпы еріген моль саны.

h = √К_г/С_м, бұл теңдеуден тұздың концентрациясы аз болған сайын, гидролиздәрежесікөп болатындығын көруге болады. Сонымен, К_Н2Отемператураға байланысты өзгеретіндіктен, температураны көтерсе және ерітіндіні сұйылтса, гидролиз артады, керісінше, температураны төмендетсе, гидролизге ұшырайтын тұздың концентрациясын жоғарылатса, гидролиз дәрежесі азаяды. Сондай-ақ, гидролиз процесі қайтымды болғандықтан Ле Шателье принципін қолданып, гидролиз дәрежесін азайту үшін не күшті қышқыл, не күшті негіз ерітінділерін қосады.

1-мысал.Концентрациясы0,1моль/л натрий гидрокарбонаты ерітіндісінің гидролиз дәрежесі нешеге тең?

Шешуі:HCO₃^- + Н₂О↔ ОН^-+ H₂CO₃; с_гжәне с – гидролизденген және еріген тұз концентрациясы; с_г(HCO₃^-) = [H₂СО₃] = [ОH^-] = √К_г(HCO₃^-)×с = √2,5×10^-8×10^-1 = 5×10^-5 моль/л . Одан һ = 5×10^-5/10^-1 = 5×10^-4= 0,05%, егер сондай концентрациядағы натрий карбонатының ерітіндісін суда ерітсе, гидролиз дәрежесі 0,0005% болар еді.

2-мысал.Калий ацетатының 0,1М ерітіндісі үшін гидролиз дәрежесі мен ерітінді рН-ын есептеу керек.

Шешуі:Гидролиз теңдеуі: СН₃СОО^- + Н₂О ↔ ОН^-+ СН₃СООН, алдымен гидролиз константасын анықтау керек, қышқыл диссоциация константасы 1,8×10^-5, одан К_г= К_су/К_D = 10^-14/1,8×10^-5= 5,56×10^-10. Енді гидролиз дәрежесін есептесе, һ = √К_г/с = √5,56×10^-10/0,1 = 7,5×10^-5; [ОH^-] = һ×с = 7,5×10^-5×0,1=

7,5×10^-6моль/л. Олай болса,

рОН =− lg [ОH^-] = − lg(7,5×10^-6)= − 6,88 = −(−5,12)= 5,12.

Сонда рН = 14 – рОН = 14 – 5,12 = 8,88.

Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар

1. Гидролиз процесі деген не?

2. Гидролиз константасы және дәрежесі қалай есептеледі?

3. Қандай тұздар гидролизге ұшырайды?

4. Гидролиздену дәрежесіне әсер ететін факторлар.

5. Реакция қай уақытта аяғына дейін жүреді?