Тематический план

  • О воде

    Вода – самое распространенное в земной коре вещество.

    Масса земной воды оценивается в 1018 тонн.

    Вода – основа гидросферы нашей планеты, кроме того, она содержится в атмосфере, в виде льда образует полярные шапки Земли и высокогорные ледники, а также входит в состав различных горных пород.

    Массовая доля воды в человеческом организме составляет около 70 %.
    Вода – единственное вещество, у которого во всех трех агрегатных состояниях есть свои особые названия: лед, вода, пар.

    Между молекулами воды образуется особый тип химической связи - водородная связь.

    Водородная связь существует не только между молекулами воды, она образуется, если соблюдаются два условия:

    1) в молекуле есть сильно полярная связь Н–Э

    2) в молекуле есть атом Э с большим отрицательным зарядом и неподеленной парой электронов, где Э= O, N, Cl, S.

    • Среда растворов и индикаторы

      При комнатной температуре (25оС) в воде устанавливается равновесие:

      H2O ↔ H+ + OH- ,

      из уравнения видно, что вода может вести себя как кислота и как основание одновременно и ее силу можно оценить с помощью константы равновесия, которая равна 1,8 · 10-16. Эта величина очень маленькая, отсюда следует, что вода – слабый электролит.

      Каким бы кислым не был бы водный раствор, в нем всегда будут содержаться ионы OH- и наоборот, в любом растворе щелочи, есть малая концентрация H+. В очень чистой воде концентрации протонов (H+) и гидроксилов (OH-) сравниваются и составляют 10-7 моль/л и в этом случае говорят, что раствор нейтральный и его рН=7.

      Существует шкала рН, исчисляемая от 0 до 14, в которой выделяется кислая (рН<7), щелочная (pH>7) и нейтральная (pH=7) области. 

      рН раствора можно измерить практически, с помощью индикаторов – веществ, которые изменяют цвет при варьировании рН, либо инструментально – потенциометрия (специальные приборы - рН метры). 

      Индикаторов же существует великое множество, их молекулы способны изменять цвет при изменении рН раствора, такие индикаторы называются кислотно-основными.

      • Кислота – вещество, которое диссоциирует в воде с образованием ионов водорода.
      • Основание – вещество, которое диссоциирует в воде с образованием гидроксид-ионов. 

      Аррениус

      • Вещество+Вода=Любовь?

        Можно выделить три глобальных наблюдения, которые мы будем видеть при помещении того или иного вещества в воду:

        • Не растворилось и не прореагировало
        • Растворилось без реакции
        • Растворилось химически, произошла реакция

        Т.е. процесс растворения вещества Х в воде может выглядеть так:

         физическое растворение - перемешивание на уровне атомов и молекул. Так растворяются вещества, растворы которых не проводят электрический ток (неэлектролиты).

         химическое растворение: диссоциация, гидролиз, химическая реакция

        • Кислоты, основания и соли

          Вначале рассмотрим растворение веществ с полярными связями: ионной и ковалентной полярной, а именно:

          • Кислота – вещество, которое диссоциирует в воде с образованием ионов водорода.
          • Основание – вещество, которое диссоциирует в воде с образованием гидроксид-ионов. 
          • Соль – вещество, которое диссоциирует в воде с образованием катиона металла (или NH4+) и аниона кислотного остатка. 

          Аррениус

          Кислоты и основания между собой классифицируются по способности отдавать Н+ или ОН-, т.е. по способности диссоциировать, или, проще говоря, по силе. Сильные кислоты легко отдают протон, по существу 100% кислоты диссоциирует на ионы. Слабая кислота диссоциирует с трудом, только небольшая её часть распадается на ионы. Точно такие же рассуждения применимы и для оснований.

          Большинство солей - сильные электролиты.

          Процесс электролитической диссоциации протекает обратимо, поэтому можно применять принцип Ле Шателье для смещения химического равновесия. Разбавление раствора будет смещать равновесие в сторону увеличения степени диссоциации. Таким образом, диссоциация слабых электролитов в разбавленных растворах протекает лучше, чем в концентрированных. 

          • Сильные и слабые электролиты

            Сильные кислоты нужно выучить. Вот их список в порядке уменьшения силы:

            Формула кислоты

            Название кислоты

            Кислотный остаток

            Название

            кислотного остатка

            HI

            Иодоводородная

            I-

            Иодид

            HClO4

            Хлорная

            ClO4-

            Перхлорат

            HBr

            Бромоводородная

            Br -

            Бромид

            HCl

            Соляная (хлороводородная)

            Cl -

            Хлорид

            H2SO4

            Серная

            HSO4-

            SO42-

            Гидросульфат

            Сульфат

            H2SeO4

            Селеновая

            HSeO4-

            SeO42-

            Гидроселенат

            Селенат

            HNO3

            Азотная

            NO3-

            Нитрат

            HClO3

            Хлорноватая

            ClO3-

            Хлорат

            Большинство остальных кислот, которые тебе встретятся на ЕГЭ, считай слабыми (более полная таблица всех кислот доступна в теме КИСЛОТЫ).

            Для оснований правило такое: растворимое - сильное, щелочь.

            Из слабых оснований нужно выучить одно - NH4OH, а все остальные находи в таблице растворимости по правилу:

            Нерастворимое основание (М(ОН)↓ - слабый)

            Соли в независимости от их растворимости в воде - сильные электролиты!

            На ЕГЭ по химии у тебя будет вот такая таблица растворимости:

            • Диссоциация и гидролиз

              Электролитическая диссоциация

              Процесс перехода ионного или коваленто-полярного соединения в раствор с образованием заряженных частиц (ионов) называется диссоциация, а вещество, подвергающееся диссоциации – электролит. 

              Электролитическая диссоциация - процесс распада электролита на ионы при его растворении или плавлении. Такой процесс записывается с помощью уравнения диссоциации.

              Википедия

              Частицы электролита окружает растворитель и переводит его в раствор в виде отдельных ионов + и - . Такой процесс называется сольватация (в общем смысле), если раствор водный - гидратация.

              И в растворе мы наблюдаем окруженные молекулами растворителя ионы:

              Первая картинка (левая): внесение твердой соли в чистую воду. Мы видим кристаллическую решетку NaCl, как чередование + и - и набор молекул воды, связанных водородной связью

              Вторая картинка (правая): получен раствор соли. Уже нет кристаллической решетки, а отдельные ионы гидратированы (окружены) молекулами воды. Na+ окружен отрицательно-заряженной частью воды, Cl- окружен положительно-заряженной частью воды.

              Вот в таких водных шубах они и будут плавать до тех пор, пока там будет вода. Если выпарить всю воду, то кристаллическая решетка NaCl заново соберется в упаковку из чередующихся +/-.

              Гидролиз

              Взаимодействие ионов, полученных от диссоциации соли, с молекулами растворителя (водой) может значительно изменить свойства самого растворителя, в частности в водном растворе может измениться соотношение концентраций ионов ОН- и Н+, такие изменения называются гидролизом.

              Гидролизу в водных растворах подвергаются соли, содержащие катионы слабых оснований и анионы слабых кислот, поскольку при встрече в растворе катиона слабого основания с OH- или аниона слабой кислоты с Н+ будет образовываться слабый электролит, который диссоциирует не в полной мере.

              Все процессы диссоциации и гидролиза - это обратимые реакции. Но в некоторых случаях можно наблюдать необратимый гидролиз.

              Реакции гидролиза иногда видны внешне при приготовлении раствора. В таких случаях гидролиз подавляют путем сдвига равновесия по принципу Ле Шателье. Например, хлорид сурьмы (III) в воде гидролизуется с образованием малорастворимого оксохлорида, выпадающего в осадок:

              SbCl3 + 2H2O = Sb(OH)2Cl + 2HCl

              Sb(OH)2Cl = SbOCl↓ + H2O

              Для подавления гидролиза в этом случае в раствор добавляют соляную кислоту, которая смещает равновесие процесса гидролиза к исходным веществам, что позволяет избежать выпадения осадка.

              • Тренировка диссоциации и гидролиза

                Внимательно изучи эту таблицу, здесь для тебя на конкретных примерах я покажу как записывать уравнения диссоциации и гидролиза и определять среду раствора.

                Полное объяснение этой таблицы в видео.

                • Задание 23 из ЕГЭ

                  Пример 1.

                  ФОРМУЛА СОЛИ

                  СРЕДА РАСТВОРА

                  A) ZnSO4

                  Б) CsBr

                  B) Rb2CO3

                  Г) NH4NO3

                  1) кислая

                  2) нейтральная

                  3) щелочная

                  План:

                  1. Определи кто слабый (катион или анион)?

                  Катион слабого основания - нерастворим в воде

                  Катион слабой кислоты - которой нет в списке сильных

                  Среда раствора определяется по сильному! А гидролиз идет по слабому!

                  2. Поехали

                  A) ZnSOобразован из:

                   Zn(OH)2 - нерастворимо = слабое

                   H2SO4 - сильная кислота

                  Кислая среда.

                  Б) CsBr образован из:

                   CsOH - растворимо = сильное

                   HBr - сильная кислота

                  Нейтральная среда.

                  B) Rb2COобразован из:

                   RbOH - растворимо = сильное

                    H2CO3 - слабая кислота

                  Щелочная среда.

                  Г) NH4NOобразован из:

                    NH4OH - слабое основание (исключение)

                   HNO3 - сильная кислота

                  Кислая среда.

                   Ответ: 1231

                  Пример 2.

                  ФОРМУЛА СОЛИ

                  ОТНОШЕНИЕ К ГИДРОЛИЗУ

                  A) CuSO4

                  Б) Na3PO4

                  B) NaCl

                  Г) K2S

                  1) гидролиз по катиону

                  2) гидролиз по аниону

                  3) гидролизу не подвергается

                  План:

                  1. Определи кто слабый (катион или анион)?

                  Катион слабого основания - нерастворим в воде

                  Катион слабой кислоты - которой нет в списке сильных

                  Отношение к гидролизу определяется по слабому! А среда раствора - по сильному!

                  2. Поехали

                  A) CuSO4 образован из:

                   Cu(OH)2 - нерастворимо = слабое

                   H2SO4 - сильная кислота

                  По катиону

                  Б) Na3POобразован из:

                   NaOH - растворимо = сильное

                    H3PO4 - слабая кислота

                  По аниону

                  B) NaCl образован из:

                   NaOH - растворимо = сильное

                   HCl - сильная кислота

                  Не подвергается

                  Г) K2S образован из:

                   KOH - растворимо = сильное

                    H2S - слабая кислота

                  По аниону

                   Ответ: 1232