Материал: Строение вещества

При диссоциации Сa(NO₃)₂ образуется три иона. Кажущаяся степень диссоциации этого электролита равна

(или 74 %).

Пример 3. Давление пара водного раствора NaNO₃ (ω=8%) равно 2268,8 Па при 20ºС. Давление паров воды при этой температуре равно 2337,8 Па. Найдите кажущуюся степень диссоциации нитрата натрия в этом растворе.

Решение:

С помощью первого закона Рауля для электролитов вычисляем значение изотонического коэффициента для NaNO₃:

где υ-число молей растворенного вещества; N-число молей растворителя; Р_0, Р –давл. паров воды над чистым растворителем и раствором соответственно.

M (NaNO₃) =85,00 г/моль; n=

M (H₂O)=18,02 г/моль; N=


Кажущаяся степень диссоциации NaNO₃ в этом растворе равна

(или 63 %).

Пример 4. Вычислить осмотическое давление при 27⁰ С раствора сахара С₁₂Н₂₂О₁₁, один литр которого содержит 91 г растворенного вещества.

Решение:

Росм=См∙RT, где См-молярная концентрация, моль/л; R= 8,31 Дж/моль∙К; Т-температура по Кельвину.



Численное значение R зависит от единиц объема и давления:

Росм кПа; R= 8,31 Дж/моль∙К;

Росм мм Hg ст.; R= 62,32 л∙мм.рт.ст./град. ∙ моль;

Росм. атм.; R= 0,082 л∙атм./град. ∙ моль.
1.3. ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ
Пример 1. Растворимость гидроксида магния Mg(OH)₂ при 18 ^оС равна

1,7∙10 ^–4 моль/л. Найти ПР(Mg(OH)₂) при этой температуре.

Решение: При растворении каждого моля Mg(OH)₂ в раствор переходит 1 моль ионов Mg⁺² и 2 моль ионов ОН^–.

Mg(OH)₂ Mg²⁺ + 2 OH^–

Следовательно, в насыщенном растворе Mg(OH)₂

[Mg²⁺] = 1,7∙10^-4 моль/л; [OH^–] = 3,4∙10^{– 4} моль/л.

Отсюда .

Пример 2. . Вычислить растворимость соли (в моль/л и в г/л) при указанной температуре.

Решение: Обозначим растворимость соли через s (моль/л). Тогда в насыщенном растворе PbI₂ cодержится s моль/л ионов Pb²⁺ и 2s моль/л ионов I^–.

PbI₂ Pb⁺²+2I^–

s s 2s

ПР=[Pb²⁺][I^–]² = 4s³

; .

Растворимость PbI₂, выраженная в г/л, (m = ν∙M) составляет 1,3∙10^-3∙461 = =0,6 г/л.

Пример 3. Во сколько раз растворимость CaC₂O₄ в 0,1 М растворе (NH₄)₂C₂O₄ меньше, чем в воде?

Решение: Вычислим растворимость CaC₂O₄ в воде. Пусть концентрация соли в растворе будет s (моль/л), поэтому можем записать

Отсюда



Найдем растворимость этой соли в 0,1 М растворе (NH₄)₂C₂O₄; обозначим её через s′. Концентрация ионов Ca²⁺ в насыщенном растворе тоже будет s′, а концентрация [C₂O₄^2–] составит (0,1+s′), т.к. s′<<0,1, то можно считать, что [C₂O₄^2–] = 0,1моль/л. Тогда ; s′=2,6∙ 10^–7 моль/л. Следовательно, в присутствии (NH₄)₂C₂O₄ растворимость СaC₂O₄ уменьшилась в =620 раз.

Пример 4. Смешаны равные объемы 0,02 н. растворов CaCl₂ и Na₂SO₄; образуется ли осадок CaSO₄?

Решение: Найдем произведение концентраций ионов Ca⁺² и SO₄^2– и сравним его с . Условием выпадения осадка является [Ca²⁺][SO₄^2–] > .

Исходные молярные концентрации растворов CaCl₂ и Na₂SO₄ одинаковы и равны 0,01 моль/л, т.к. при смешении исходных растворов общий объем раствора вдвое больше, то концентрация каждого из ионов уменьшается вдвое по сравнению с исходными. [Ca²⁺] = [SO₄^2–] = 5∙10^–3. Находим [Ca²⁺][SO₄^2–] = 2,5∙10^–5



2,5∙10^-5 <6,1∙10^-5.

Поэтому осадок не образуется.
1.4. ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ. ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ

Пример 1. Концентрация ионов водорода в растворе равна 4∙10^–3 моль/л. Определить рН раствора.

Решение: рН = -lg(4∙10^–3) = -(lg4 + lg10^-3)=3-0,6=2,4.

Пример 2. Определить концентрацию [H⁺] в растворе, рН которого равен 4,60.

Решение: рН = -lg[H⁺] = 4,6. Перенесем знак минус lg[H⁺]=-рН=-4,6; чтобы мантисса логарифма стала положительной величиной, произведем следующее действие следовательно, [H⁺] = 2,5∙10^–5 моль/л.

Пример 3. Чему равна концентрация [OH^–] в растворе, рН которого равен 10,80?

Решение: Из соотношения рН + рОН = 14 имеем рОН = 14 – рН = 3,20.

Отсюда -lg[OH^–] = 3,2; lg[OH^–] = -3,20= .

Этому значению логарифма соответствует значение

[OH^–] = 6,31∙10^–4 моль/л.

Пример 4. Определить концентрацию HCO₃^– и CO₃^2– в 0,01М растворе H₂CO₃, если рН этого раствора равен 4,18.

Решение: Найдем концентрацию [H⁺] в растворе:

-lg[H⁺] = 4,18;

[H⁺] = 6,61∙10^–5 моль/л

H₂CO₃ H⁺+HCO₃^– диссоциация по первой ступени



Подставляя значения [H⁺] и [H₂CO₃], находим



HCO₃^– H⁺+CO₃^2– диссоциация по второй ступени



.

1.5. ОБМЕННЫЕ РЕАКЦИИ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
Пример. Записать в ионно-молекулярной форме уравнения реакций между следующими веществами: CH₃COONa и H₂SO₄; Na₂CO₃ и HNO₃; HCN и Ca(OH)₂; Pb(NO₃)₂ и K₂CrO₄.

Решение: Так как CH₃COOH, HCN и H₂O - слабые электролиты, а CO₂ и PbCrO₄ - малорастворимые в воде вещества, искомые уравнения будут иметь вид:

CH₃COO^– + H⁺ → CH₃COOH

CO₃^2– + 2H⁺ → CO₂↑ + H₂O

HCN + OH^– → CN^– + H₂O

Pb²⁺ + CrO₄^2– → PbCrO₄↓

2. 
   ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
   

1. 
   Константа диссоциации масляной кислоты C₃H₇COOH 1,5∙10^–5. Вычислить степень её диссоциации в 0,005 М растворе.
   
2. 
   Найти степени диссоциации в 0,2 н. растворах: а) HClO; б)HF; в)HCN; г)CH₃COOH.
   
3. 
   Степень диссоциации муравьиной кислоты HCOOH в 0,2 н. растворе равна 0,03. Определить константу диссоциации кислоты и значение рК.
   
4. 
   Степень диссоциации угольной кислоты H₂CO₃ по первой ступени в 0,1 н растворе равна 2,11∙10^–3. Вычислить К₁.
   
5. 
   При какой концентрации раствора степень диссоциации азотистой кислоты HNO₂ будет равна 0,2?
   
6. 
   В 0,1 н. растворе степень диссоциации уксусной кислоты равна 1,32∙10^–2. При какой концентрации азотистой кислоты HNO₂ ее степень диссоциации будет такой же?
   
7. 
   Сколько воды нужно прибавить к 300 мл 0,2 М раствора уксусной кислоты, чтобы степень диссоциации кислоты удвоилась?
   
8. 
   Чему равна концентрация ионов водорода H⁺ в водном растворе муравьиной кислоты, если степень диссоциации α = 0,03?
   
9. 
   Вычислить [H⁺] в 0,02 М растворе сернистой кислоты. Диссоциацией кислоты по второй ступени пренебречь.
   
10. 
    Вычислить [H⁺], [HSe^–] и [Se^2–] в 0,05 М растворе H₂Se.
    
11. 
    Во сколько раз уменьшится концентрация ионов водорода, если к 1 л 0,005 М раствора уксусной кислоты добавить 0,05 моля ацетата натрия?
    
12. 
    Рассчитать концентрацию ионов CH₃COO^– в растворе, 1 л которого содержит 1 моль CH₃COOH и 0,1 моля HCl, считая диссоциацию последнего полной.
    
13. 
    Степень диссоциации HCl в растворе, содержащем 7,3 г HCl в 200 г воды, равна 78%. Вычислить температуру кипения раствора. Ответ: 100,93ºС.
    
14. 
    Осмотическое давление 0,01 н. раствора KCl при 0ºС равно 0,44 атм. Вычислить степень диссоциации KCl в растворе.
    

Ответ: 96%.

15. 
    Степень диссоциации KCl в растворе, содержащем 0,02 моль KCl в 10л воды, равна 0,969. Вычислить осмотическое давление раствора при 18ºС.
    

Ответ: 9,52 кПа.

16. 
    Раствор, содержащий 3,00 г MgCl₂ в 125 г воды, замерзает при – 1,23ºС. Вычислить степень диссоциации MgCl₂ в растворе.
    

Ответ: 81%.

17. 
    Осмотическое давление при 0º С раствора, содержащего 0,050 г KNO₃ в 100 мл раствора, равно 166,6 мм рт. ст. Вычислить степень диссоциации KNO₃ в растворе.
    

Ответ: 95%.

18. 
    Раствор, содержащий 0,636 г Na₂CO₃ в120 г воды, замерзает при – 0,225ºС. Вычислить степень диссоциации Na₂CO₃ в растворе.
    

Ответ: 0,7.

19. 
    5%-ный раствор KOH кипит при 100,86ºС. Вычислить степень диссоциации KOH в растворе.
    

Ответ: 0,75.

20. 
    Степень диссоциации MgCl₂ в растворе, содержащем 0,25 моль MgCl₂ в 1000 г воды, равна 0,84. Во сколько раз понижение температуры замерзания этого раствора больше понижения температуры замерзания эквимолярного раствора неэлектролита?
    

Ответ: 2,68.

21. 
    Степень диссоциации HCl в 0,02 М растворе равна 0,922. Вычислить осмотическое давление раствора при 0ºС.
    

Ответ: 87,17 Кпа.

22. 
    Степень диссоциации HBr в 0,05 н. растворе равна 0,889. Вычислить осмотическое давление раствора при 20ºС.
    

Ответ: 300 кПа.

23. 
    Степень диссоциации K₂SO₄ в растворе, содержащем 0,026 моль K₂SO₄ в 50,0 г воды, равна 53%. Вычислить повышение температуры кипения раствора.
    

Ответ: 0,555ºС.

24. 
    Степень диссоциации Na₂CO₃ в растворе, содержащем 0,01 моль Na₂CO₃ в 200г воды, равна 0,70. Вычислить температуру замерзания раствора.
    

Ответ: -0,22ºС.

25. 
    Степень диссоциации CaCl₂ в растворе, содержащем 0,666 г CaCl₂в 125 г воды, равна 75%. Вычислить температуру замерзания раствора.
    

Ответ: - 0,22ºС.

26. 
    Раствор KIO₃, в 500 мл которого содержится 5,35 г соли, оказывает при 17,5ºС осмотическое давление, равное 2,18 атм.
    
27. 
    В каком объеме раствора должен быть растворен 1 моль сахара, чтобы раствор был изотоничен с 0,1 н. раствором LiCl, кажущаяся степень диссоциации которого в растворе равна 0,9?
    

Ответ: 5,26 л.

28. 
    Вычислить молярность раствора некоторого неэлектролита, изотоничного 0,05 н. раствору Pb(NO₃)₂. Кажущаяся степень диссоциации соли в растворе 0,72.