……………. 05.06.2002
I rok chemii środowiska
Sprawozdanie z wykonania ćwiczenia nr 12 - stała i stopień dysocjacji. Hydroliza soli.
Wyznaczanie stopnia i stałej dysocjacji elektrolitów kw. Octowego - CH3COOH, kwasu winowego - C4H6O6 , amoniaku NH3 , morfoliny.
a)
Stężenie całkowite |
pH / [H] |
st. formy niezdys. |
st. formy zdys. |
stopień dysocjacji |
stała dysocjacji |
CH3COOH |
|
|
|
|
|
0,01 M |
3,54 / 2,88*10-4 |
9,712*10-3 |
2,88*10-4 |
2,88% |
8,54*10-6 |
0,1 M |
2,71 / 1,95*10-3 |
0,09805 |
1,95*10-3 |
1,95% |
3,87*10-5 |
C4H6O6 |
|
|
|
|
|
0,01 M |
3,07 / 8,51*10-4 |
0,099145 |
8,51*10-3 |
8,51*10-3 |
7,304*10-6 |
0,01 M |
3,57 / 2,69*10-4 |
9,731*10-3 |
2,69*10-4 |
2,69% |
7,43*10-6 |
NH4OH |
|
|
|
|
|
0,01 M |
9,38 / 4,17*10-10 |
9,97*10-3 |
2,39*10-5 |
2,39*10-3 |
5,72*10-8 |
0,1 M |
10,68 / 2,09*10-11 |
9,95*10-2 |
4,78*10-3 |
4,78*10-3 |
2,29*10-6 |
Morfolina |
|
|
|
|
|
0,1 M |
10,10 / 7,9*10-11 |
0,0998 |
1,26*10-4 |
1,26*10-3 |
1,59*10-7 |
0,01 M |
9,11 / 1,28*10-5[OH] |
9,98*10-3 |
1,28*10-5 |
1,28*10-3 |
1,6*10-8 |
b) Sposób wykonania obliczeń na przykładzie CH3COOH i NH4OH
1
CH3COOH CM=0,1 mol/dm3 pH=2,71 CH3COOH⇔CH3COO- + H+
PH=-log[H+]
10-pH=[H+]
10-2,71=1,95*10-3mol/dm3[H+] - stężenie formy zdysocjowanej (x)
stężenie formy niezdysocjowanej: CM - x = 0,1-1,95*10-3 = 0,09805
stopień dysocjacji α= α=1,95%
stała dysocjacji K= K= =3,87*10-5
2 NH4OH ⇔NH4+ + OH-
CM=0,1 mol/dm3 pH=10,68
pH=-log[H+] pOH=3,32
pOH=-log[OH-]
[OH-]=10-pOH
[OH-]=4,78*10-4 mol/dm3 - stężenie formy zdysocjowanej (x)
stęż. formy niezdysocjowanej - Cm-x = 0,1-4,78*10-4 = 9,95*10-2
stopień dysocjacji α= α=4,78*10-3
stała dysocjacji K= K=2,29*10-6
c) Równania reakcji dysocjacji wg teorii Arheniusa
CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+
C44H6O6 ⇔ C4H5O6- + H+
NH4OH ⇔ NH4+ + OH-
d) Równania reakcji wg teorii Bronstedta
CH3COOH + H2O ⇔ CH3COO- + H3O+
C44H6O6 + H2O ⇔ C4H5O6- + H3O+
NH3 + H2O ⇔ NH4+ + OH-
Wyznaczanie stopnia i stałej hydrolizy.
Roztwór |
C(mol/dm3) |
pH |
[H+] |
stała |
stopień |
Równanie reakcji hydrolizy |
Al(NO3)3 |
0,0099 |
3,43 |
3,71*10-14 |
1,406*10-5 |
3,75 % |
Al3+ + 3H2O ⇒ Al.(OH)3 + 3H+ |
NaHClO3 |
0,099 |
8,41 |
3,89*10-9 |
1,53*10-6 |
3,92*10-8 |
HCO3- + H2O ⇒ OH- + H2O + CO2 |
Wpływ mocy kwasu i zasady tworzących sól na stopień jej hydrolizy.
Zabarwienie fenoloftaleiny papierka lakmusowego
1 Na2SO4 - lekko różowe - słabo zasadowe
2 AlCl3 ≈pH=2
3 MgCl2 ≈pH=6
4 Na2CO3 - różowe - odczyn zasadowy
Równania hydrolizy z uwzględnieniem jedynie I stopnia ich hydrolizy
SO32- + H2O ⇔ HSO3- + OH-
Al.+3 + H2O ⇔ Al(OH-)2+ + H+
Mg2+ + H2O ⇔ Mg(OH)+ H+
CO32- + H2O ⇔ HCO3- + OH-
Stężenie jonów OH- jest większe w roztworze Na2CO3. Potwierdza to zabarwienie fenoloftaleiny oraz to, iż kwas węglowy tworzący tę sól jest kwasem słabszym od H2SO3
KH2CO3<KH2SO3.
Stężenie jonów [H+] jest większe w roztworze AlCl3 , gdyż ma on niższą wartość pH.
Hydroliza octanu glinowego.
Reakcja tworzenia octanu glinowego
Al2(SO4)3 + 6CH3COONa ⇒ 2(CH3COO)3Al + 3Na2SO4
Po ogrzaniu w łaźni wodnej strącił się osad - galaretowy.
Octan sodowy nie strąca osadu z zimnego roztworu soli glinu, gdyż tworzy się octanowy kompleks glinu. Podczas ogrzewania kompleks ten ulega rozkładowi i strąca się galaretowaty osad hydroksyoctanu glinu.
2Al(CH3COO)3 + 2H2O ⇒ Al(OH)2CH3COO↓ + 2CH3COOH
2Al3+ + 6CH3COO- + 2H2O ⇒ Al(OH)2CH3COO↓ + 2CH3COO- + 2H+
Hydroliza krzemianu sodowego
Na2SiO3 + fenoloftaleina - zmiana zabarwienia na różowo
Na2SiO3 + 1M NH4Cl - wytrącenie galaretowatego osadu
Sole amonowe strącają z roztworów krzemianów kwasy krzemowe.
Reakcja ta zachodzi w skutek przesunięcia równowagi procesu hydrolizy krzemianu w wyniku wiązania jonów wodorotlenowych przez jony amonowe:
SiO32- + 2H2O ⇔ H2SiO3↓ + 2OH-
OH- + NH4+ ⇔ NH3 + H2O
Hydroliza ortofosforanów sodu
Na3PO4 + lakmus - fioletowa barwa
NaH2PO4 + lakmus - czerwona barwa
Wnioski:
W roztworach soli odczyn środowiska zależy od mocy kwasów i zasad tworzących te sole. Jeżeli sól wywodzi się od mocnego kwasu i słabej zasady to ma ona odczyn kwaśny. Jeżeli pochodzi od mocnej zasady i słabego kwasu to ma odczyn zasadowy.