Предложите способы подавления гидролиза водного раствора сульфида калия


Гидролиз сульфида калия - K2S

Молекулярное уравнение:
K2S + H2O ⇄ KOH + KHS

Полное ионное уравнение:
2K+ + S2- + H2O ⇄ K+ + OH- + K+ + HS-

Краткое ионное уравнение:
S2- + H2O ⇄ HS- + OH-

Молекулярное уравнение:
KHS + H2O ⇄ KOH + H2S

Полное ионное уравнение:
K+ + HS- + H2O ⇄ K+ + OH- + H2S

Краткое ионное уравнение:
HS- + H2O ⇄ H2S + OH-

Т.к. в результате гидролиза образовались гидроксид-ионы (OH-), то раствор будет имееть щелочную среду (pH > 7).

Гидролиз, подготовка к ЕГЭ по химии

Гидролиз (греч. hydor - вода и lysis - разрушение) - процесс расщепления молекул сложных химических веществ за счет реакции с молекулами воды.

В химии, как и в жизни, разрушается чаще всего нестойкое и слабое (стойкое и сильное выдерживает удар). Запомните, что гидролиз (вода) разрушает "слабое" - это правило вам очень пригодится.

Любая соль состоит из остатка основания и кислоты. Абсолютно любая:

  • NaCl - производное основания NaOH и кислоты HCl
  • KNO3 - производное основания KOH и кислоты HNO3
  • CuSO4 - производное основания Cu(OH)2 и кислоты H2SO4
  • Al3PO4 - производное основания Al(OH)3 и кислоты H3PO4
  • Ca(NO2)2 - производное основания Ca(OH)2 и кислоты HNO2

Чтобы успешно решать задания по теме гидролиза и писать реакции, вам следует запомнить, какие основания и кислоты являются слабыми, а какие - сильными.

При изучении гидролиза я рекомендую ученикам сохранить на гаджет схему, которую вы видите ниже. Для того, чтобы приобрести нужный опыт - она незаменима. Пользуйтесь ей как можно чаще, подглядывайте в нее и она незаметно окажется в вашем интеллектуальном составляющем ;-)

По катиону, по аниону или нет гидролиза?

Итак, если в состав соли входит остаток сильного основания и остаток сильной кислоты - гидролиза не происходит. Примеры: NaCl, KBr, CaSO4. Также гидролиза не происходит, если соль нерастворима (вне зависимости от того, чем она образована): AlPO4, FeSO3, CaSO3.

Если в состав соли входит остаток слабого основания и остаток сильной кислоты, то гидролиз идет по катиону. Помните, что гидролиз разрушает слабое, в данном случае - катион. Примеры: AlCl3, MgBr2, Cr2SO4, NH4NO3.

Катион NH4+ и его основание NH4OH , несмотря на растворимость, является слабым, поэтому гидролиз будет идти по катиону в соли NH4Cl. Замечу также, что Ca(OH)2 считается растворимым основанием, поэтому гидролиза соли CaCl2 не происходит.

Если в состав соли входит остаток сильного основания и остаток слабой кислоты, то гидролиз идет по аниону. Примеры: K3PO4, NaNO2, Ca(OCl)2, Ba(CH3COO)2, Li2SiO3.

Если соль образована остатком слабого основания и слабой кислоты, то гидролиз идет и по катиону, и по аниону. Примеры: Mg(NO2)2, Al2S3, Cr2(SO3)3, CH3COONH4.

Самостоятельно определите тип гидролиза для CaI2, Li2SiO3, Ba(NO2)2, CuBr2, Zn(H2PO4)2. Ниже вы найдете решение.

Среда раствора

Среда раствора может быть нейтральной, кислой или щелочной. Определяется типом гидролиза. Некоторые задания могут быть построены так, что, увидев соль, вы должны будете определить ее тип раствора.

Обрадую вас: если вы усвоили тему гидролиза, сделать это проще простого. В случае, когда гидролиз не идет или идет и по катиону, и по аниону среда раствора - нейтральная.

Если гидролиз идет по катиону (разрушается остаток основания) среда - кислая, если гидролиз идет по аниону (разрушается остаток кислоты), то среда раствора будет щелочная. Изучите примеры.

Однако замечу, что в дигидрофосфатах, гидрофосфатах гидросульфитах и гидросульфатах среда всегда кислая из-за особенностей диссоциации. Примеры: NH4H2PO4, NaHSO3, LiHSO4.

Попробуйте определить среду раствора для соединений из самостоятельного задания, которое вы только что решили. Ниже будет располагаться решение.

С целью запутать в заданиях часто бывают даны синонимы. Так "среду раствора" могут заменить водородным показателем pH.

Запомните, что кислая среда характеризуется pH 7.

Например, в соли CaCl2 среда раствора будет нейтральной (pH=7), а в растворе AlCl3 - кислой (pH

Индикаторы (лат. indicator - указатель)

Индикатор - вещество, используемое в химии для определения среды раствора. В зависимости от среды раствора индикатор способен менять его цвет, что наглядно отражает характер среды в определенный момент времени.

Наиболее известные и широко применяемые индикаторы: лакмус, фенолфталеиновый и метиловый оранжевый. В зависимости от среды раствора их окраска меняется, что отражает приведенная ниже таблица.

Для тех, кто обладает хорошей зрительной памятью, будет несложно запомнить эту схему. Но что делать аудиалам и кинестетикам? :) От волнения на экзамене такая таблица легко может раствориться и перепутаться в океане мыслей, поэтому своим ученикам я рекомендую запомнить индикаторы по стихам.

Только представьте, как приятно будет прочитать стих на экзамене, и убедиться в его безошибочности. Это придаст уверенности и поднимет настроение ;)

Лакмус
Индикатор лакмус красный
Кислоту укажет ясно.
Индикатор лакмус синий -
Щелочь здесь, не будь разиней!
Когда ж нейтральная среда,
Он фиолетовый всегда.

Фенолфталеин
Фенолфталеиновый
В щелочах малиновый
Несмотря на это -
В кислотах он без цвета.

Метиловый оранжевый
От щелочи я желт как в лихорадке
Я розовею от кислот, как от стыда
И я бросаюсь в воду без оглядки -
Здесь я оранжевый практически всегда!

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Тест на сероводород - Принцип, процедура, использование и интерпретация

Некоторые микроорганизмы обладают способностью восстанавливать серу (Sulfur), содержащие соединения, до сероводорода в процессе метаболизма, что обычно используется в качестве тестовой меры для их идентификации в лабораториях. Для обнаружения продукции h3S микроорганизмами используются многочисленные методы, которые зависят от источника серы и солей металлов, используемых для индикации образования h3S. SIM более чувствителен при обнаружении H 2 S, чем TSI или KIA, из-за его полутвердой природы, отсутствия мешающих углеводов и использования пептонизированного железа в качестве индикатора.Однако бумага из ацетата свинца в 10 раз более чувствительна, чем другие носители.

Цели

Определить, восстанавливает ли микроб серосодержащие соединения до сульфидов с образованием сероводорода.

Принцип

Соединение железа и соединение серы включены в тестовую среду для проверки образования газообразного сероводорода. Сероводород образуется, если соединение серы восстанавливается штаммом бактерий. Таким образом, этот тест определяет, восстанавливает ли микроб серосодержащие соединения до сульфидов в процессе метаболизма.H 2 S продуцируется некоторыми бактериями путем восстановления серосодержащих аминокислот, таких как цистин, метионин, или путем восстановления неорганических соединений серы, таких как тиосульфаты, сульфаты или сульфиты, во время деградации белка или когда анаэробное дыхание перемещает электроны в серу вместо к кислороду. В любом случае образуется H 2 S (газообразный сероводород), который реагирует с соединением железа с образованием черного осадка сульфида трехвалентного железа. Черный цвет служит индикатором присутствия сероводорода.Обнаружение сероводорода (h3S), выделяемого организмом. используется в основном для помощи в идентификации этого конкретного организма.

Носитель:

Этот тест может быть выполнен с использованием нескольких сред, включая Triple Sugar Iron (TSI), Железный агар Клиглера (KIA), среду SIM и свинцово-ацетатную бумагу.

  • Среда с сульфитноиндольной подвижностью (SIM) для обнаружения h3S
    Эта среда содержит сульфат аммония железа и тиосульфат натрия, которые затем вместе служат индикаторами образования сероводорода.Образование сероводорода можно обнаружить, когда сульфид железа (черный) образуется в результате реакции сульфата двухвалентного аммония с газом h3S.

Состав:

Экстракт говядины 3,0 г Пептон 30,0 г Сульфат двухвалентного аммония 0,2 г Тиосульфат натрия 0,025 г Агар 3,0 г Конечный pH (при 25 ° C) 7,3 ± 0,2 Дистиллированная вода 1000 мл

  • Железный агар для обнаружения h3S
    Эта среда подходит для определения продукции h3S энтеробактериями.h3S обнаруживается цитратом железа, содержащимся в среде.
  • Тест с использованием бумаги с ацетатом свинца для обнаружения h3S
    Когда требуется чувствительный метод определения продукции h3S, рекомендуется тест с использованием бумаги с ацетатом свинца.

Процедура

I. В среде сульфитиндольной подвижности (SIM)

  1. Инокулируйте микроорганизмы в промаркированную пробирку с помощью укола.
  2. Инкубируйте засеянные пробирки при 37 ° C в течение 24-48 часов.
  3. Наблюдать за образованием черного осадка на среде.

II. В железном агаре Клиглера (KIA) и тройном сахарном железном агаре (TSIA)

  1. Инокулируйте тестируемый организм в KIA и инкубируйте его при соответствующей температуре в течение ночи.
  2. Обратите внимание на почернение среды.

III. Тест на свинцово-ацетатной бумаге

  1. Засейте тестируемым организмом пробирку или бутылку со стерильной пептонной водой или питательным бульоном.
  2. Вставьте полоску бумаги с ацетатом свинца в горлышко бутылки или пробирки над средой и хорошо закройте.
  3. Инкубируйте засеянную среду при 35–37 ° C и ежедневно проверяйте на предмет почернения нижней части полоски.

Результаты

  • Положительный результат: Почернение на среде
  • Отрицательный результат: Отсутствие почернения на среде

Используется

  • Используется в основном для помощи в идентификации членов семейства Enterobacteriaceae и иногда для дифференциации других бактерий, таких как Bacteroidessps и Brucella sps.
  • Тест помогает идентифицировать и дифференцировать представителей Enterobacteriaceae (кишечных) от других грампацилл.
  • Это особенно полезно при идентификации видов Salmonella, Francisella и Proteus.

Ограничения

  • Производство h3S может подавляться TSI для организмов, которые используют сахарозу и подавляют ферментный механизм, который приводит к продукции h3S.
  • Ацетат свинца токсичен для бактерий и может подавлять рост некоторых бактерий.Не позволяйте носителю касаться полосы.
  • Для полной идентификации рекомендуется проводить биохимические, иммунологические, молекулярные или масс-спектрометрические исследования колоний из чистой культуры.

Ссылки

  1. Тилле, П. М., и Форбс, Б. А. (2014). Диагностическая микробиология Бейли и Скотта (тринадцатое издание). Сент-Луис, Миссури: Эльзевир.
  2. Капучино J.G. и Шерман Н. 2008. Микробиология: лабораторное руководство, 8-е изд.Пирсон Бенджамин Каммингс, Сан-Франциско, Калифорния, США.
  3. www.vumicro.com/vumie/help/VUMICRO/Hydrogen_Sulfide_Production_Test.htm
  4. mic.microbiologyresearch.org/content/journal/micro/10.1099/00221287-8-3-397
  5. https://microbenotes.com/ сероводород-h3s-production-test /
  6. www.microbiologyresearch.org/docserver/fulltext/micro/8/3/mic-8-3-397.pdf?expires=1543332392&id=id&accname=guest&checksum=C42277C712F05V5EC95124189327FC8905EC951241893278 .pcc.edu / ~ jvolpe / b / bi234 / lab / DifferenceMedia / h3Sproduction.html
  7. https://senthilprabhu.blogspot.com/2017/10/hydrogen-sulphide-h3s-production-test.html
  8. https: // jb .asm.org / content / jb / 10/5 / 439.full.pdf
.

Сульфид натрия - обзор

16.5.2 Серные красители

Сульфид натрия обычно используется для уменьшения нанесения серных красителей на хлопок. Остаточный сульфид натрия действует как загрязнитель в сточных водах. Сульфид натрия не вызывает заметного неприятного запаха при pH выше 9,0, но при кислом pH выделяется газообразный h3S, вызывающий неприятный запах тухлых яиц, который токсичен при вдыхании. Его пороговое значение запаха составляет 10 частей на миллион. 87

Для преодоления экологических проблем, связанных с сульфидом натрия, глюкозу можно рассматривать как экологически безопасный заменитель.Глюкоза давно известна как восстановитель серных красителей. Красители Sulphur Black и Indocarbon почти всегда восстанавливались глюкозой в одностадийном процессе печати. Однако при окрашивании в выхлопных газах глюкоза сначала давала неудовлетворительные результаты, особенно в открытых красильных машинах, таких как отсадочная машина и лебедка. Это произошло потому, что выход красителя сильно зависел от температуры. Только при постоянной температуре выше 90 ° C были получены приемлемые результаты. Чаван и Ванбатте получили глюкозу путем кислотного гидролиза патоки и тростникового сахара.На основе подробных исследований различных параметров, таких как концентрация глюкозы, каустической соды, температура и время, они пришли к выводу, что при температуре окрашивания 90 ° C глюкоза дает цветовой выход, эквивалентный тому, который получается с сульфидом натрия. Завод Century в Мумбаи, Индия, также был основан

.

2.4: Гидролиз солевых растворов

Цели обучения

  • Предсказать, будет ли солевой раствор кислым, основным или нейтральным
  • Расчет концентраций различных веществ в солевом растворе
  • Опишите процесс, при котором растворы некоторых ионов металлов становятся кислыми.

Как мы видели в разделе о химических реакциях, когда кислота и основание смешиваются, они подвергаются реакции нейтрализации. Слово «нейтрализация», по-видимому, подразумевает, что стехиометрически эквивалентный раствор кислоты и основания будет нейтральным.Иногда это верно, но соли, которые образуются в этих реакциях, могут иметь собственные кислотные или основные свойства, как мы сейчас увидим.

Кислотно-щелочная нейтрализация

Раствор считается нейтральным, если он содержит равные концентрации ионов гидроксония и гидроксида. Когда мы смешиваем растворы кислоты и основания, происходит кислотно-щелочная реакция нейтрализации. Однако, даже если мы смешаем стехиометрически эквивалентные количества, мы можем обнаружить, что полученный раствор не является нейтральным.Он может содержать либо избыток ионов гидроксония, либо избыток ионов гидроксида, поскольку природа образующейся соли определяет, будет ли раствор кислотным, нейтральным или основным. Следующие четыре ситуации иллюстрируют, как растворы с различными значениями pH могут возникать после реакции нейтрализации с использованием стехиометрически эквивалентных количеств:

  1. Сильная кислота и сильное основание, такие как HCl ( водн. ) и NaOH ( водн. ), будут реагировать с образованием нейтрального раствора, поскольку полученные конъюгированные партнеры имеют незначительную силу: \ [\ ce {HCl} ( водн.) + \ ce {NaOH} (водн.) ⇌ \ ce {NaCl} (водн.) + \ ce {h3O} (l) \]
  2. Сильная кислота и слабое основание образуют слабокислый раствор не из-за задействованной сильной кислоты, а из-за сопряженной кислоты слабого основания.
  3. Слабая кислота и сильное основание дают слабощелочной раствор. Раствор слабой кислоты реагирует с раствором сильного основания с образованием сопряженного основания слабой кислоты и сопряженной кислоты сильного основания. Конъюгированная кислота сильного основания является более слабой кислотой, чем вода, и не влияет на кислотность полученного раствора. Однако сопряженное основание слабой кислоты является слабым основанием и слегка ионизируется в воде. Это увеличивает количество гидроксид-иона в растворе, образующемся в реакции, и делает его слегка щелочным.
  4. Слабая кислота плюс слабое основание могут давать кислотный, основной или нейтральный раствор. Это самый сложный из четырех типов реакций. Когда конъюгированная кислота и конъюгатное основание имеют неодинаковые силы, раствор может быть кислотным или основным, в зависимости от относительной силы двух конъюгатов. Иногда слабая кислота и слабое основание будут иметь одинаковую силу и , поэтому их соответствующие конъюгированные основание и кислота будут иметь одинаковую силу, и раствор будет нейтральным.Чтобы предсказать, будет ли конкретная комбинация кислотной, основной или нейтральной, необходимо сравнить табличные значения конъюгатов K .

Желудочные антациды

Наш желудок содержит раствор примерно 0,03 M HCl, который помогает нам переваривать пищу, которую мы едим. Чувство жжения, связанное с изжогой, является результатом утечки желудочной кислоты через мышечный клапан в верхней части желудка в нижнюю часть пищевода. Выстилка пищевода не защищена от разъедающего воздействия желудочной кислоты, как слизистая оболочка желудка, и результаты могут быть очень болезненными.Когда у нас изжога, мы чувствуем себя лучше, если уменьшаем избыток кислоты в пищеводе с помощью антацидов. Как вы уже догадались, антациды - это основы. Одним из наиболее распространенных антацидов является карбонат кальция CaCO 3 . Реакция,

\ [CaCO_3 (s) + 2HCl (водн.) ⇌CaCl_2 (водн.) + H_2O (l) + CO_2 (g) \]

не только нейтрализует желудочную кислоту, но и производит CO 2 ( г, ), что может вызвать удовлетворительную отрыжку.

Молоко магнезии представляет собой суспензию труднорастворимого основного гидроксида магния, Mg (OH) 2 .- ⇌ 2H_2O (l) \]

При этой реакции не образуется углекислый газ, но антациды, содержащие магний, могут оказывать слабительное действие. Некоторые антациды содержат гидроксид алюминия, Al (OH) 3 , в качестве активного ингредиента. Гидроксид алюминия имеет тенденцию вызывать запор, а некоторые антациды используют гидроксид алюминия вместе с гидроксидом магния, чтобы сбалансировать побочные эффекты двух веществ.

Кулинарные аспекты химии

Кулинария - это синтетическая химия, которую безопасно употреблять в пищу.В кулинарном мире существует ряд примеров кислотно-щелочной химии. Одним из примеров является использование пищевой соды или бикарбоната натрия в выпечке. NaHCO 3 - это база. Когда он вступает в реакцию с кислотой, такой как лимонный сок, пахта или сметана в жидком тесте, в результате разложения образовавшейся угольной кислоты образуются пузырьки углекислого газа, и тесто «поднимается». Разрыхлитель представляет собой комбинацию бикарбоната натрия и одной или нескольких кислотных солей, которые вступают в реакцию, когда два химических вещества вступают в контакт с водой в жидком тесте.

Многие люди добавляют лимонный сок или уксус, которые являются кислотами, в приготовленную рыбу (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). Оказывается, в системе рыб есть летучие амины (основания), которые нейтрализуются кислотами с образованием нелетучих солей аммония. Это уменьшает запах рыбы, а также добавляет «кислый» вкус, который нам нравится.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Реакция нейтрализации происходит между лимонной кислотой в лимонах или уксусной кислотой в уксусе и основаниями в мясе рыбы.

Маринование - это метод консервирования овощей в кислой среде естественного происхождения. Овощ, например, огурец, помещают в герметичную банку, погруженную в рассол. Рассол способствует росту полезных бактерий и подавляет рост вредных бактерий. Полезные бактерии питаются крахмалом в огурцах и производят молочную кислоту в качестве побочного продукта в процессе, называемом ферментацией. Молочная кислота в конечном итоге увеличивает кислотность рассола до уровня, который убивает любые вредные бактерии, которым необходима щелочная среда.Без вредных бактерий, потребляющих огурцы, они могут прожить гораздо дольше, чем если бы они были без защиты. Побочный продукт процесса маринования изменяет вкус овощей из-за кислоты, делая их кислыми.

Соли слабых оснований и сильных кислот

Когда мы нейтрализуем слабое основание сильной кислотой, продукт представляет собой соль, содержащую сопряженную кислоту слабого основания. Эта конъюгированная кислота является слабой кислотой. Например, хлорид аммония, NH 4 Cl, представляет собой соль, образованную реакцией слабого основного аммиака с сильной кислотой HCl:

\ [\ ce {Nh4} (вод.) + \ Ce {HCl} (вод.) ⟶ \ ce {Nh5Cl} (водн.) \]

Раствор этой соли содержит ионы аммония и ионы хлорида.Ион хлорида не влияет на кислотность раствора, поскольку HCl - сильная кислота. Хлорид - очень слабое основание и не принимает протон в измеримой степени. Однако ион аммония, сопряженная кислота аммиака, реагирует с водой и увеличивает концентрацию иона гидроксония:

\ [\ ce {Nh5 +} (водн.) + \ Ce {h3O} (l) ⇌ \ ce {h4O +} (водн.) + \ Ce {Nh4} (водн.) \]

Уравнение равновесия для этой реакции - это просто константа ионизации. K a , для кислоты \ (\ ce {Nh5 +} \):

\ [\ ce {\ dfrac {[h4O +] [Nh4]} {[Nh5 +]}} = K_ \ ce {a} \]

Мы не найдем значение K a для иона аммония в таблице E1.Однако нетрудно определить K a для \ (\ ce {Nh5 +} \) из значения константы ионизации воды, K w и K b , константа ионизации сопряженного основания, NH 3 , используя следующее соотношение:

\ [K_ \ ce {w} = K_ \ ce {a} × K_ \ ce {b} \]

Это соотношение сохраняется для любого основания и сопряженной с ним кислоты или для любой кислоты и сопряженного с ним основания.

Пример \ (\ PageIndex {1} \): pH раствора соли слабого основания и сильной кислоты

Анилин - это амин, который используется для производства красителей.Он выделяется в виде гидрохлорида анилина, \ (\ ce {[C6H5Nh4 +] Cl} \), соли, полученной реакцией слабого основного анилина и соляной кислоты. Каков pH 0,233 M раствора гидрохлорида анилина?

\ [\ ce {C6H5Nh4 +} (водн.) + \ Ce {h3O} (l) ⇌ \ ce {h4O +} (водн.) + \ Ce {C6H5Nh3} (водн.) \]

Решение

Новым шагом в этом примере является определение K a для иона \ (\ ce {C6H5Nh4 +} \). Ион \ (\ ce {C6H5Nh4 +} \) представляет собой сопряженную кислоту слабого основания.{−5}} \]

Теперь у нас есть константа ионизации и начальная концентрация слабой кислоты, информация, необходимая для определения равновесной концентрации H 3 O + и pH:

С помощью этих шагов мы находим [H 3 O + ] = 2,3 × 10 −3 M и pH = 2,64

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

  1. Проведите расчеты и покажите, что концентрация иона гидроксония для a 0.233- M раствор \ (\ ce {C6H5Nh4 +} \) составляет 2,3 × 10 -3 , а pH составляет 2,64.
  2. Какова концентрация ионов гидроксония в 0,100- M растворе нитрата аммония, NH 4 NO 3 , соли, состоящей из ионов \ (\ ce {Nh5 +} \) и \ (\ ce {NO3) -} \). Используйте данные в таблице E1 для определения K b для иона аммония. Какая кислота сильнее \ (\ ce {C6H5Nh4 +} \) или \ (\ ce {Nh5 +} \)?
Ответьте на

\ (K_a \ ce {(для \: Nh5 +)} = 5.{−10} \), [H 3 O + ] = 7,5 × 10−6 M

Ответ b

\ (\ ce {C6H5Nh4 +} \) - более сильная кислота (а) (б).

Соли слабых кислот и сильных оснований

Когда мы нейтрализуем слабую кислоту сильным основанием, мы получаем соль, содержащую сопряженное основание слабой кислоты. Это сопряженное основание обычно является слабым основанием. Например, ацетат натрия, NaCH 3 CO 2 , представляет собой соль, образованную реакцией слабокислой уксусной кислоты с сильным основным гидроксидом натрия:

\ [\ ce {Ch4CO2H} (водн.) + \ Ce {NaOH} (водн.) ⟶ \ ce {NaCh4CO2} (водн.) + \ Ce {h3O} (водн.) \]

Раствор этой соли содержит ионы натрия и ионы ацетата.Ион натрия не влияет на кислотность раствора. Однако ацетат-ион, сопряженное основание уксусной кислоты, реагирует с водой и увеличивает концентрацию гидроксид-иона:

\ [\ ce {Ch4CO2 -} (водн.) + \ Ce {h3O} (l) ⇌ \ ce {Ch4CO2H} (водн.) + \ Ce {OH -} (водн.) \]

Уравнение равновесия этой реакции представляет собой константу ионизации K b для основания \ (\ ce {Ch4CO2 -} \). Значение K b может быть вычислено из значения константы ионизации воды K w и K a , константы ионизации сопряженной кислоты аниона, используя уравнение :

\ [_ \ ce {w} = K_ \ ce {a} × K_ \ ce {b} \]

Для ацетат-иона и сопряженной с ним кислоты имеем:

\ [\ mathrm {\ mathit {K} _b (для \: \ ce {CH_3CO_2 ^ -}) = \ dfrac {\ mathit {K} _w} {\ mathit {K} _a (для \: CH_3CO_2H)} = \ dfrac {1.{−10}} \]

В некоторых справочниках не указаны значения K b . Они сообщают только константы ионизации для кислот. Если мы хотим определить значение K b , используя один из этих справочников, мы должны найти значение K a для конъюгированной кислоты и преобразовать его в значение K b .

Пример \ (\ PageIndex {2} \): равновесие соли слабой кислоты и сильного основания

Определите концентрацию уксусной кислоты в растворе с \ (\ ce {[Ch4CO2-]} = 0.050 \: M \) и [OH -] = 2,5 × 10 -6 M в состоянии равновесия. Реакция:

\ [\ ce {Ch4CO2 -} (водн.) + \ Ce {h3O} (l) ⇌ \ ce {Ch4CO2H} (водн.) + \ Ce {OH -} (водн.) \]

Решение

Нам дают две из трех равновесных концентраций и просят найти недостающую концентрацию. Если мы сможем найти константу равновесия для реакции, процесс будет простым.

Ион ацетата играет роль основания в этой реакции; гидроксид-ионы являются продуктом.{−10} \]

Решая это уравнение, получаем [CH 3 CO 2 H] = 1,1 × 10 −5 M .

Упражнение \ (\ PageIndex {2} \)

Каков pH 0,083- M раствора CN -? Используйте 4,9 × 10 −10 как K и для HCN. Подсказка: нам, вероятно, потребуется преобразовать pOH в pH или найти [H 3 O + ], используя [OH - ] на заключительных этапах решения этой проблемы.

Ответ

11.16

Равновесие в растворе соли слабой кислоты и слабого основания

В растворе соли, образованной реакцией слабой кислоты и слабого основания, чтобы предсказать pH, мы должны знать как K a слабой кислоты, так и K b слабая база. Если K a > K b , раствор кислый, а если K b > K a , раствор является основным.

Пример \ (\ PageIndex {3} \): Определение кислотной или основной природы солей

Определите, являются ли водные растворы следующих солей кислотными, основными или нейтральными:

  1. KBr
  2. NaHCO 3
  3. NH 4 Класс
  4. Na 2 HPO 4
  5. NH 4 F

Раствор

Рассмотрим каждый из ионов отдельно с точки зрения его влияния на pH раствора, как показано здесь:

  1. Катион K + и анион Br - являются зрителями, поскольку они являются катионом сильного основания (КОН) и анионом сильной кислоты (HBr) соответственно.{-2} \). Поскольку K b >> K a , решение является основным.
  2. Ион \ (\ ce {Nh5 +} \) указан как кислотный, а ион F - указан как основание, поэтому мы должны напрямую сравнить K a и K b двух ионов. K a из \ (\ ce {Nh5 +} \) составляет 5,6 × 10 −10 , что кажется очень маленьким, но K b из F - равно 1.4 × 10 −11 , поэтому раствор кислый, так как K a > K b .

Упражнение \ (\ PageIndex {3} \)

Определите, являются ли водные растворы следующих солей кислотными, основными или нейтральными:

  1. К 2 CO 3
  2. CaCl 2
  3. KH 2 PO 4
  4. (NH 4 ) 2 CO 3
  5. AlBr 3
Ответьте на

базовый

Ответ b

нейтральный

Ответ c

кислая

Ответ d

базовый

Ответ

кислая

Если мы измерим pH растворов различных ионов металлов, мы обнаружим, что эти ионы действуют как слабые кислоты в растворе.3 +} (водн.) + \ Ce {3NO3 -} (водн.) \]

Мы часто видим формулу этого иона просто как «Al 3+ ( водн. )», без явного упоминания шести молекул воды, которые являются ближайшими к иону алюминия, и просто описывая ион как сольватированный в воде. (гидратированный). Это похоже на упрощение формулы иона гидроксония, H 3 O + до H + . Однако в этом случае гидратированный ион алюминия является слабой кислотой (рис. \ (\ PageIndex {2} \)) и отдает протон молекуле воды.2 +} (водн.) + \ Ce {h3O} (l) ⇌ \ ce {h4O +} (водн.) + \ Ce {Al (h3O) 4 (OH) 2 +} (водн.) \]

\ [\ ce {Al (h3O) 4 (OH) 2 +} (водн.) + \ Ce {h3O} (l) ⇌ \ ce {h4O +} (водн.) + \ Ce {Al (h3O) 3 (OH) 3} (водн.) \]

Обратите внимание, что некоторые из этих разновидностей алюминия проявляют амфипротическое поведение, так как они действуют как кислоты, когда они появляются в левой части выражений равновесия, и как основания, когда они появляются в правой части.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Когда ион алюминия взаимодействует с водой, гидратированный ион алюминия становится слабой кислотой.2 +]} \) в 0,15- М растворе Al (NO 3 ) 3 , который содержит достаточно сильной кислоты HNO 3 , чтобы довести [H 3 O + ] до 0,10 М ?

Ответ

2,1 × 10 −5 M

Константы для различных стадий ионизации для многих ионов металлов неизвестны, поэтому мы не можем рассчитать степень их ионизации.Однако практически все гидратированные ионы металлов, кроме ионов щелочных металлов, ионизируются с образованием кислых растворов. Ионизация увеличивается по мере увеличения заряда иона металла или уменьшения размера иона металла.

Авторы и авторство

Сводка

Характерные свойства водных растворов кислот Бренстеда-Лоури обусловлены присутствием ионов гидроксония; водные растворы оснований Бренстеда-Лоури обусловлены присутствием гидроксид-ионов.Нейтрализация, которая происходит при объединении водных растворов кислот и оснований, является результатом реакции ионов гидроксония и гидроксида с образованием воды. Некоторые соли, образующиеся в реакциях нейтрализации, могут сделать растворы продуктов слабокислыми или слабощелочными. Растворы, содержащие соли или гидратированные ионы металлов, имеют pH, который определяется степенью гидролиза ионов в растворе. PH растворов может быть рассчитан с использованием известных методов равновесия, или он может быть качественно определен как кислотный, основной или нейтральный в зависимости от относительных K a и K b вовлеченных ионов.

Авторы и авторство

,

Смотрите также