Question

В молекулярной и кратной ионной форме запишите уравнение реакций получения и гидролиза соли NaOCL и рассчитайте pH 0,01 раствора этой соли

Answer 1

Молекулярное уравнение образования

HOCl  + NaOH ⇄  NaOCl + H₂O

Полное ионное уравнение образования
HOCl  + Na⁺ + OH⁻ ⇄  Na⁺  + OCl⁻ + H₂O

Краткое ионное уравнение образования

HOCl  + OH⁻  ⇄  OCl⁻ + H₂O

 

Молекулярное уравнение гидролиза
NaOCl + H₂O ⇄  NaOH + HOCl
Полное ионное уравнение гидролиза
Na⁺ + OCl⁻ + H₂O ⇄ Na⁺ + OH⁻ + HOCl
Краткое ионное уравнение гидролиза
OCl⁻ + H₂O ⇄ OH⁻ + HOCl

Константа равновесия для последней реакции:

       [OH⁻] [HOCl] 

K = -------------------, или
       [OCl⁻] [H₂O]

                [OH⁻] [HOCl] 

K [H₂O] = -------------------
                     [OCl⁻]

Равновесную концентрацию воды можно считать постоянной, поскольку она заведомо намного выше концентрации любого из реагентов. Рассчитаем ее, исходя из 1 литра воды, который содержит 1000 г воды. Молярная масса воды равна 18 г/моль.

Cm(H₂O) = (1000 г / 18 г/моль) / 1 л = 55,56 моль/л.

Произведение концентрации воды и константы равновесия также постоянно, обозначим его как константу гидролиза Кг:

                         [OH⁻] [HOCl] 

Kг = K [H₂O] = -------------------
                             [OCl⁻]

Выразим [OH⁻] через [H⁺] с помощью ионного произведения воды Kw = [H⁺] [OH⁻]: [OH⁻] = Kw / [H⁺]

         Kw [HOCl]

Кг = ----------------

        [H⁺] [OCl⁻]

Диссоциация слабой кислоты (в нашем случае хлорноватистой HClO) характеризуется константой диссоциации Ka:

         [H⁺][OCl⁻]
Kа = --------------- =  2,95*10⁻⁸
          [HOCl]

Тогда выражение для константы гидролиза примет вид:

 Кг = Kw / Ка,

Кг =  10⁻¹⁴ / 2,95*10⁻⁸ = 3,39*10⁻⁶

 

Найдем степень гидролиза (доля соли, подвергшаяся гидролизу).

Рассмотрим еще раз уравнение гидролиза и определим концентрации всех ионов. Пусть исходная концентрация соли С, а степень гидролиза h. Тогда Ch – это концентрация той части аниона OCl⁻, которая подверглась гидролизу и образовала Ch моль/л слабой кислоты HOCl и Ch моль/л гидроксильных ионов OH⁻, а (С-Ch) – концентрация аниона, не подвергшегося гидролизу:

OCl⁻      +    H₂O   ⇄    OH⁻    + HOCl

С – Ch                          Ch         Ch

Подставляем эти значения в выражение для константы гидролиза:

         [OH⁻] [HOCl]        Ch*Ch

Kг = -------------------- = ------------ = Ch² / (1-h)

          [OCl⁻]                   C - Ch

 

При малой степени гидролиза (h<<1) разность (1- h) можно приравнять к единице:  1- h = 1.

Тогда

Кг = Ch²

h = √(Кг / С) = √(3,39*10⁻⁶/0,01) = 0,0184

Находим pH раствора.

Из ионного произведения воды [H⁺] = Kw / [OH⁻]  

А поскольку [OH⁻] = Ch, получаем:

[H⁺] = Kw / [OH⁻]  = Kw / (Ch) = 10⁻¹⁴ / (0.01 * 0,0184) = 5,43*10⁻¹¹

pH = - lg [H⁺] = -lg 5,43*10⁻¹¹ = -(-10.26) = 10.26 = 10,3
pH > 7, среда щелочная

Или, используя соотношение pH + pOH = 14:

Поскольку [OH⁻] = Ch, pOH = - lg [OH⁻] = -lg (Ch) = - lg (0.01 * 0,0184) =

= - lg(0.000184) = -(-3.74) = 3.74 = 3.7

pH = 14 – pOH = 14 – 3.7 = 10.3

 pH = 10.3