Главная

Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Використовуючи формулу (13.7), знаходимо ізотонічний коефіцієнт


( = ):

За допомогою рівняння (13.6) знаходимо кількість іонів, що утворюються внаслідок дисоціації електроліту:

(іони)

Таким чином, молекула даного електроліту дисоціює у воді з утворенням двох іонів.

Задача 5. Обчислити ступінь дисоціації та концентрацію іонів Н+ у розчині хлорнуватистої кислоти НClО з концентрацією 0,01 моль/л. Константа дисоціації кислоти KД = 5,8 × 10-8. Як зміниться концентрація іонів Н+, якщо до 1 л вихідного розчину кислоти додати 0,02 моль NaClО?

Розв’язання. Хлорнуватиста кислота – слабкий електроліт, який у водному розчині дисоціює на іони згідно зі схемою

НClО Н+ + ClО-.

Ступінь дисоціації кислоти a << 1, тому використовуємо спрощену формулу закону Оствальда:

KД = a2 С(Х),

де

a = [H+]/C(Х).

У свою чергу,

[H+] = ;

[H+] = = 2,41 × 10-5 (моль/л);

a = 2,41 × 10-5/0,01 = 2,44 × 10-3.

Ступінь дисоціації слабкого електроліту сильно зменшується, якщо до розчину додати сильний електроліт з однойменним іоном. У цьому випадку під час дисоціації NaClО (a = 1) утворюються однойменні ClО--іони:

NaClО Na+ + ClО-.

Тому у розчині збільшується концентрація іонів ClО- і, відповідно, зменшується концентрація іонів Н+. Це обумовлено зміщенням рівноваги (формула (15.13)) вліво – у напрямі процесу моляризації.

Позначимо нову концентрацію іонів Н+ через х (тобто С(Н+) = х), тоді концентрація іонів СlО- дорівнюватиме х + С(СlО-), де С(СlО-) – концентрація іонів СlО-, що утворилися дисоціацією сильного електроліту NaClО:

С(СlО-) = С(NaClО) = ;

С(СlО-) = 0,02 / 1 = 0,02 (моль/л).

Константа рівноваги процесу дисоціації кислоти (константа дисоціації) має вигляд

 

.

Через те, що хлорнуватиста кислота дуже слабкий електроліт, можна припустити, що рівноважна концентрація кислоти [HClO] близька до вихідної молярної концентрації: [HClO] » С(HClO).

Тоді

;

х2 + 0,02х = 5,8 × 10-10.

Оскільки величина х2 достатньо мала, нею можна знехтувати, тоді

0,02х » 5,8 × 10-10

х » 2,9 × 10-8.

Отже,

С+) = 2,9 × 10-8 моль/л.

Таким чином, концентрація іонів водню зменшиться приблизно в

Задача 5.Розрахуйте рН та рОН водних розчинів: а) нітратної кислоти з молярною концентрацією 0,001 моль/л; б) гідроксиду калію з молярною концентрацією 0,01 моль/л.

Розв’язання:

а) нітратну кислоту вважають сильним електролітом (a = 1), тому схему її дисоціації можна подати у вигляді

HNO3 = H+ + NO3-.

Концентрація іонів H+ та NO3- у розчині сильного електроліту дорівнює молярній концентрації кислоти, тому

[H+] = [NO3-] = C(HNO3) = 0,001 моль/л.

Тоді

рН = - lg 0,001 = 3;

рОН = 14 - 3 = 11.

б) гідроксид калію також є сильним електролітом (a = 1), тому схема його дисоціації

KOH = K+ + OH-.

Концентрації іонів K+ та ОН- у розчині цього сильного електроліту дорівнюють його молярній концентрації:

[OH-] = [K+] = C(KOH) = 0,01 моль/л.

Тоді розраховуємо рОН розчину за формулою (15.9):

pОH = -lg [ОH-];

pОH = -lg 0,01 = 2;

рН = 14 - 2 = 12.

Задача 6.Розрахуйте рН та рОН водного розчину мурашиної кислоти НСООН з масовою часткою 0,05 (густина розчину - 1000 г/дм3), якщо константа дисоціації мурашиної кислоти дорівнює 2,1 · 10-4.

Розв’язання.Мурашину кислоту відносять до слабких електролітів, тобто вона частково дисоціює за схемою

НСООН Н+ + СОО-.

Масову частку розчиненої речовини розраховуємо за формулою (13.8):

,

тобто маса мурашиної кислоти, що міститься в 1 л розчину:

m(HCOOH) = mрозч w(НСООН) = Vрозч dрозч w(НСООН);

m(HCOOH) = 1 × 1000 × 0,05 = 50 г.

Молярна концентрація розчину кислоти:

С(НСООН) = ;

М(НСООН) = 46 г/моль;

С(НСООН) = моль/л.

Оскільки aНСООН << 1, її константу дисоціації можна визначити за спрощеною формулою закону Оствальда:

KД = С(НСООН).

У свою чергу,

aНСООН = [H+]/C(HCOOH),

де [H+] - концентрація іонів H+ у розчині мурашиної кислоти, моль/л.

Тоді

[H+] = ;

[H+] = = 1,51 × 10-2 моль/л.

Розраховуємо рН розчину за формулою (15.2):

pH = -lg [H+];

pH = -lg(1,51 × 10-2) = 1,82.

Оскільки

рН + рОН = 14, то

рОН = 14 - рН = 14 - 1,82 = 12,18.

Задача 7. Концентрація насиченого при 20 °С водного розчину H2S дорівнює 0,1 моль/л. Обчисліть рівноважні концентрації іонів [H+], [HS-], [S2-]. Константи дисоціації кислоти

Розв’язання. Сірководнева кислота є слабким електролітом, вона ступенево дисоціює за схемами:

H2S H+ + HS- ( );

HS- H+ + S2- ( ).

Оскільки , дисоціацією за другим ступенем можна знехтувати.

Тоді

[H+] » [HS-] = ;

[H+] » [HS-] = = 7,75 × 10-5 моль/л.

Для приблизного розрахунку [S2-] використовуємо вираз

.

Враховуючи, що [H+] » [HS-] , [S2-] » = 1 × 10-14 моль/л.

Отже,

[H+] = 7,75 × 10-5 моль/л;

[HS-] = 7,75 × 10-5 моль/л;

[S2-] = 1 × 10-14 моль/л.

Задача 8. За якої молярної концентрації оцтової кислоти у водному розчині її ступінь дисоціації дорівнює 0,01? Константа дисоціації оцтової кислоти дорівнює 1,8 × 10-5.

Розв’язання. Оцтова кислота – слабкий електроліт, що частково дисоціює на іони:

СН3CООН СН3CОО- + Н+.

онстанту дисоціації кислоти можна розрахувати за спрощеною формулою закону Оствальда: KД » a2 С,

С(СН3CООН) = 1,8 × 10-5/0,012 = 0,18 моль/л.

Задача 9. Скільки грамів KOH міститься в 10 л розчину, рН якого дорівнює 11?

Розв’язання. KOH – луг, сильний електроліт (a = 1), який у водному розчині повністю дисоціює на іони:

KOH K+ + OH-.

Для сильних електролітів концентрація іонів дорівнює молярній концентрації розчиненої речовини, тобто

[OH-] = [K+] = C(KOH).

Оскільки

рОН = 14 - рН, рОН = 14 - 11 = 3, то

[OH-] = 10-рОН,

[OH-] = 10-3 моль/л.

Тоді

C(KOH) = 0,001 моль/л.

Завдання 10. Напишіть у молекулярній та іонній формі рівняння реакцій і вказати сполуку, утворення якої визначає напрям перебігу процесу:

(NH3×H2O)
а) Pb(NO3)2 + KI ; б) AlBr3 + AgNO3 ; в) FeCl3 + NH4OH ;

г) NaHCO3 + HNO3 .

Розв’язання:

а) Pb(NO3)2 + 2KI = PbI2¯ + 2KNO3,

сильний електроліт
сильний електроліт
сильний електроліт  
Pb2+ + 2NO3- + 2K+ + 2I- = PbI2¯ + 2K+ + 2NO3-,

 

 

Pb2+ + 2I- = PbI2¯.

Оскільки внаслідок взаємодії утворюється поганорозчинний йодид свинцю,

рівновага у системі зміщується у напрямі прямої реакції.

 

 

б) AlBr3 + 3AgNO3 = 3AgBr¯ + Al(NO3)3,

сильний електроліт  
сильний електроліт
сильний електроліт
Al3+ + 3Br- + 3Ag+ + 3NO3- = 3AgBr¯ + Al3+ + 3NO3-,

 

 

Взаємодія у процесі відбувається з утворенням малорозчинного броміду срібла:

Ag+ + Br- = AgBr¯.

(NH3×H2O)
в) FeCl3 + 3NH4OH = Fe(OH)3¯ + 3NH4Cl,

 

сильний електроліт
слабкий електроліт
сильний електроліт  
Fe3+ + 3Cl- + 3NH4OH = Fe(OH)3¯ + 3NH4+ + 3Cl-,

 

 

Fe3+ + 3NH4OH = Fe(OH)3¯ + 3NH4+.

У цьому випадку взаємодія сильного електроліту FeCl3 та слабкого

NH3×H2O º NH4OH приводить до утворення осаду Fe(OH)3, тому рівновага зміщується у напрямі прямого процесу.

Н2СО3  
г) NaHCO3 + HNO3 = NaNO3 + CO2­ + H2O,

 

малодисоційована речовина
сильний електроліт
сильний електроліт
сильний електроліт  
Na+ + HCO3- + H+ + NO3- = Na+ + NO3- + CO2­ + Н2О,

 

 

HCO3- + H+ = CO2­ + Н2О.

Утворюється газоподібна речовина, тому рівновага у системі зміщується вправо.

Як можна простежити за цими прикладами, зміщення іонних рівноваг іде у напрямі, в якому найповніше відбувається зв’язування іонів, а концентрації вільних, незв’язаних іонів, що залишаються у розчині, стають мінімально можливими.

 

ДОДАТКИ

 

Додаток 1

Відносна електронегативність атомів

I II III IV V VI VII VIII
H 2,1                    
Li 1,0 Be 1,5 B 2,0 C 2,5 N 3,0 O 3,5 F 4,0      
Na 0,9 Mg 1,2 Al 1,5 Si 1,8 P 2,1 S 2,5 Cl 3,0      
K 0,8 Ca 1,0 Sc 1,3 Ti 1,3   Cr 1,6 Mn 1,6 Fe 1,6 Co 1,7 Ni 1,8
    Zn 1,6 Ga 1,6 Ge 2,0 As 2,0 Se 2,4 Br 2,8      
Rb 0,8 Sr 1,0 Y 1,3 Zr 1,5 Nb 1,7     Ru 2,0 Rh 2,1 Pd 2,1
Ag 1,9 Cd 1,7 In 1,7     Sb 1,8 Te 2,1 I 2,6      
Cs 0,75 Ba 0,9 La 1,2 Hf 1,4       Os 2,1 Ir 2,1 Pt 2,1
    Hg 1,8   Pb 1,6 Bi 1,8 Po 2,3 At 2,2      
Fr 0,7 Ra 0,9                  

 

Додаток 2

Стандартні ентальпії утворення D , ентропії та енергії Гіббса D



Последнее изменение этой страницы: 2016-08-11

headinsider.info. Все права принадлежат авторам данных материалов.