Полезное:

Категории:

Архитектура Астрономия Биология География Геология Информатика Искусство История Кулинария Культура Маркетинг Математика Медицина Менеджмент Охрана труда Право Производство Психология Религия Социология Спорт Техника Физика Философия Химия Экология Экономика Электроника

Степень диссоциации

⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 51Следующая ⇒

Степенью электролитической диссоциации называется отношение количества вещества электролита, распавшегося на ионы, к общему количеству растворенного электролита: α = n(X)_{ионизированное} /n(Х)_{растворенное}. Значение α может изменяться от 0 до 1, часто выражается в % от 0% до 100%. Степень диссоциации показывает, какая часть растворенного количества электролита при данных условиях находится в растворе в виде гидратированных ионов. В зависимости от полноты диссоциации электролита в растворе все электролиты делят на сильные и слабые.

Сильные электролиты существуют в растворе только в виде гидратированных ионов. Их диссоциация происходит полностью и необратимо. В уравнениях диссоциации таких электролитов обычно ставят знак равенства, чтобы подчеркнуть отсутствие в растворе молекул соответствующего вещества:

Al₂(SO₄)₃ = 2Al³⁺ + 3SO₄^2- HNO₃ = H⁺ NO₃^-

Сильными электролитами являются:

1. Большинство солей.

2. Сильные кислоты: например, HClO₃, HMnO₄, HJ, HBr, HCl, HNO₃, HClO₃, H₂SeO₄, H₂SO₄ и некоторые другие.

3. Сильные основания (щелочи): все гидроксиды s-металлов I и II групп периодической системы, кроме Be(OH)₂ и Mg(OH)₂.

Слабые электролиты диссоциируют лишь частично, так как их диссоциация является обратимым равновесным процессом, что и отражается знаком обратимости в уравнениях диссоциации:

СН₃СООН ↔ СН₃СОО^- + Н⁺

Такие электролиты существуют в растворе и в виде гидратированных ионов, и в виде недиссоциированных молекул, причем, доля молекул значительно превышает содержание ионов. К слабым электролитам относятся:

1. Слабые кислоты, например, HF, HNO₂, H₂SO₃, H₃PO₄, H₂CO₃ и большинство органических кислот.

2. Слабые основания и амфотерные гидроксиды металлов: Mg(OH)₂, Fe(OH)₂, Be(OH)₂, Zn(OH)₂, а также органические основания (СН₃NH₂).

3. Очень слабым электролитом является вода, молекулы которой очень плохо диссоциируют (α = 2*10^-9).

Диссоциация слабых многоосновных кислот и многокислотных оснований или амфотерных гидроксидов протекает ступенчато:

H₃PO₄ ↔ H⁺ + H₂PO₄^- Mg(OH)₂ ↔ MgOH⁺ + OH^-

H₂PO₄^- ↔ H⁺ + HPO₄^2- MgOH⁺ ↔ Mg²⁺ + OH^-

HPO₄^2- ↔ H⁺ + PO₄^3-

Легче всего протекает первая стадия, а каждая последующая стадия диссоциации протекает значительно хуже, чем предыдущая, т.к. только на первой стадии происходит ионизация нейтральной молекулы, а на последующих ион Н⁺ или ОН^- отрывается от противоположно заряженного иона.

Степень диссоциации слабых электролитов зависит от ряда факторов.

1. Природы электролита

2. Природы растворителя

3. Концентрации электролита в растворе.

4. Температуры.

5. Влияния сильных электролитов.

Примеры решения задач, связанных с рассматриваемыми вопросами.

Пример 1. Вычислите число ионов в растворе, содержащем 3,42 г сульфата алюминия.

Дано: m(Al₂(SO₄)₃ = 3,42 г M(Al₂(SO₄)₃ = 342г/моль N_A = 6,02*10²³ моль^-1

1. Так как число частиц определяется по N = nN_A, то вычислим количество вещества соли: m(Al₂(SO₄)₃) 3,42 г N(Al₂(SO₄)₃) = M(Al₂(SO₄)₃) = 342 г/моль = 0,01 моль 2. Сульфат алюминия – растворимая соль, сильный электролит, полностью диссоциирующий по уравнению: Al₂(SO₄)₃ = 2Al³⁺ + 3SO₄^2- Следовательно, общее количество ионов, перешедших в раствор при диссоциации соли составляет: n(ионов Al₂(SO₄)₃) = 2 n(Al³⁺) + 3 n(SO₄^2-), следовательно, n ионов в Al₂(SO₄)₃ = 2+3 = 5n(Al₂(SO₄)₃) = 5 * 0,01 = 0,05 моль. 3. Вычислим число ионов соли по их количеству в растворе вещества: N(ионов в Al₂(SO₄)₃) = n(ионов в (Al₂(SO₄)₃)*N_A = 0,05моль*6,02*10²³моль^{-1 =}3*10²² Ответ: 3 * 10²²

N (ионов) =?

Пример2. Вычислите молярную концентрацию ионов Н⁺ в растворе хлороводорода, если ω(НСl) = 38%, ρ(раствора HCl) = 1,18 г/мл.

Дано: ω(НСl) = 38% ρ(р-ра HCl) = 1,18 г/мл М(HCl) = 36,5 г/моль

Так как ионы Н⁺ образуются в результате полной диссоциации HCl, по уравнению HCl = H⁺ + Cl^-, то для нахождения концентрации ионов Н⁺ найдем сначала молярную концентрацию HCl по формуле 10* ω(НСl)*ρ(раствора HCl)10 *38 * 1,18 С(HCl) = М (НСl) = 36,5 = 12,3моль/л На основании полной диссоциации НСl, сильного электролита, n(HCl) = n(Н⁺) и с(Н⁺) = с(НСl) = 12,3 моль/л Ответ: 12,3 моль/л

С(Н⁺) =?

Пример 3. Какую массу медного купороса (CuSO₄*5H₂O) надо взять для приготовления 500 мл раствора с массовой долей ионов Cu²⁺ 2% (плотность раствора 1,05 г/мл)?

Дано: ϑ (р-ра CuSO₄) = 500 мл ρ(р-ра CuSO₄) = 1,05г/мл ω(Cu²⁺) = 2% = 0,02 М(CuSO₄*5Н₂О)= 250г/моль

1. Вычислим массу раствора: m(р-ра (CuSO₄) = ρ(р-ра CuSO₄) * ϑ (р-ра CuSO₄) = 1,05г/мл * 500 мл = 525 г 2. Вычислим массу и количество ионов Cu²⁺: m (Cu²⁺)= ω(Cu²⁺) * m(р-ра (CuSO₄) = 0,02 * 525 г = 10,5 г m(Cu²⁺) 10,5 г n(Сu²⁺⁾=M(Cu²⁺) = 64 г/моль= 0,164 моль 3. Ионы Cu²⁺ образуются в растворе при растворении и полной диссоциации кристаллогидрата по уравнению: CuSO₄*5Н₂О(_крист.) = Cu²⁺(p) + SO₄^2-₍_p₎ + 5H₂O(ж) Согласно уравнению реакции диссоциации n(Сu²⁺) = n(крист) = 0,164 моль 4. Вычислим массу кристаллогидрата: m(CuSO₄*5Н₂О) = n(CuSO₄*5Н₂О)* М(CuSO₄*5Н₂О) = 0,164 моль * 250 г/моль = 41,0 г ответ: 41,0 г.

m(CuSO₄*5Н₂О) =?

Пример 4. Вычислите молярное количество ионов водорода в растворе, содержащем 6 г уксусной кислоты, если степень диссоциации кислоты равна 3%.

Дано: m(СН₃СООН) = 6 г α(СН₃СООН) = 3% = 0,03 М(СН₃СООН) = 60 г/моль

1. Найдем молярное количество растворенной уксусной кислоты в растворе: m(СН₃COOH)6 г n(СН₃СООН) = M(CH₃COOH) = 60г/моль = 0,1 моль 2. Найдем количество кислоты, распавшейся на ионы: n(СН₃СООН) = α *n(СН₃СООН) = 0,03 * 0,1 моль = 0,003 моль 3. В соответствии с уравнением реакции диссоциации кислоты СН₃СООН ↔ Н⁺ + СН₃СОО^- n(Н⁺) = n(CН₃COO^-) = n(СН₃СООН) = 0,003 моль Ответ: 0,003 моль

n(Н⁺) =?

Пример 5. К раствору, содержащему 1 моль уксусной кислоты, прибавили 8,2 г ацетата натрия. Вычислите количества СН₃СООН и ацетат-ионов в полученном растворе.

Дано: n(СН₃СООН)_раств. = 1 моль m(СН₃СООNa) = 8,2 г M(СН₃СООNa) = 82 г

1. Запишем уравнение реакции диссоциации обоих электролитов: СН₃СООН ↔ СН₃СОО^- + Н⁺ СН₃СООNa ↔ СН₃СОО^- + Na⁺ По принципу Ле-Шателье равновесие диссоциации слабой кислоты под влиянием ионов СН₃СОО^-, образуемых в основном в результате полной диссоциации соли, сильно смещено влево, поэтому можно считать, что количество недиссоциированных молекул СН₃СООН равно практически количеству кислоты, т.е. 1моль. Общее молярное количество ацетат-ионов СН₃СОО^- теоретически равно сумме n(СН₃СОО^-)_общ.= n(СН₃СОО^-)_соли + n(СН₃СОО^-)_к-ты Из-за подавления диссоциации кислоты в присутствии ее соли можно считать, что общее количество анионов СН₃СОО^- будет практически равно n(СН₃СОО^-)_соли. Найдем количество вещества соли: m(СН₃СООNa) 8,2 г n(СН₃СООNa)_раств. = M(СН₃СООNa) = 82 г/моль = 0,1 моль Согласно формуле соли и уравнению ее диссоциации n(СН₃СОО^-) = n(соли) = 0,1 моль Ответ: 1 моль молекул СН₃СООН и 0,1 моль ацетат-ионов.

n(СН₃СООН)_{недиссоц.} =? n(СН₃СОО^-) =?

Тесты и задачи для самоподготовки

Тесты

1. Выберите электролит, в растворе которого будет наибольшее число ионов, если количество вещества электролитов одинаково:

А. СН₃СООNa Б. H₃PO₄ B. H₂SO₄ Г. K₃PO₄ Д. Ba(NO₃)₂

2. Водный раствор содержит ионы Na⁺, K⁺, HCO₃^-, SO₄^2-. Какие два вещества могли быть взяты для приготовления такого раствора?

3. Выберите вещества, указанные количества которых дают в растворе одинаковое количество ионов хлора:

А. 0,15 моль СаСl₂ Б. 0,3 моль KClO₃ В. 0,03 моль HCl

Г. 0,3 моль NaCl Д. 0,1 моль AlCl₃ Е. 0,3 моль AlCl₃

4. Раствор содержит смесь кислот HCl и HClO. Какие ионы и молекулы в основном содержит этот раствор?

А. Н⁺ Б. ОН^- В. ClO^- Г. Cl^- Д. Н₂О Е. НСl Ж. НСlО

5. Выберите соединения, добавление небольших количеств которых уменьшит степень диссоциации Н₃РО₄:

А. КОН Б. НСl В. NaH₂PO₄ Г. CH₃COOH

6. В водном растворе аммиака устанавливается равновесие:

NH₃*H₂O₍_р₎ ↔ NH_4(p) + OH^-_(p)

Как изменится степень диссоциации гидрата аммиака при добавлении небольших количеств: а) HCl; б) NaOH; в) NH₄Cl?

А. уменьшится Б. увеличится В. не изменится

7. При увеличении температуры степень диссоциации слабого электролита увеличивается. Процесс диссоциации слабого электролита является:

А. экзотермическим Б. эндотермическим

8. Какой объем хлороводорода (н.у.) был растворен в воде, если получили раствор с концентрацией ионов Н⁺ 0,1 моль/л?

А. 1,12 л Б. 2,24 л В. 4,48 л

Задачи

72. Вычислите молярную концентрацию ионов Н⁺ в растворе, 100 мл которого содержат 0,01 моль H₂SO₄, если степень диссоциации по первой ступени α₁ = 30%. Диссоциацией по второй ступени пренебречь.

73. Какой минимальный объем раствора гидроксида бария с ω% Ва(ОН)₂ = 17,1% и ρ(р-ра) 1,1 г/мл нужен для полного осаждения всех ионов SO₄^2-, образовавшихся в растворе при полном растворении 4,74 г алюмокалиевых квасцов (КАl(SO₄)₂*12H₂O)?

⇐ Предыдущая 11 12 13 14 151617 18 19 20 Следующая ⇒

Date: 2015-09-24; view: 2890; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.012 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию