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<span>) 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