Химия (стр. 9 )

7.В 300 см3 раствора плотности 1,61 г/см3 находится 333,3 г серной кислоты. Установите массовую долю и концентрацию кислоты в растворе.

8.Рассчитайте концентрацию сульфата железа (II) в растворе плотности 1,20 г/см3 с массовой долей 30,4%

9.Определите массовую долю сульфата алюминия в растворе, если к 400 см3 раствора плотности 1,20 г/см3 с концентрацией вещества, равной 0,2 моль/дм3 добавлено 500 см3 воды.

10.Какой объем раствора плотность 1,18 г/см3 с массовой долей серной кислоты равной 0,3 потребуется для приготовления 400 см3 раствора с концентрацией этого кислоты 0,4 моль/дм3 ?

11. Какой объем раствора плотности 1,18 г/см3 с массовой долей азотной кислоты, равной 0,3 потребуется для приготовления 200 см3 раствора плотности 1,08 г/см3 с массовой долей этой кислоты, равной 0,1?

12. В 400 см3 воды находится 88,9 г хлороводорода. Плотность раствора 1,10 г/см3. Определите массовую долю и концентрацию растворенного вещества.

13. Рассчитайте массовую долю гидроксида калия в растворе плотности 1,10 г/см3 с концентрации этого вещества 2,2 моль/дм3 .

14. Установите массовую долю азотной кислоты в растворе, который был получен при смешивании 200 см3 раствора плотности 1,04 г/см3 с концентрацией кислоты 1,3 моль/дм3 и 900 см3 раствора плотности 1,03 г/см3 этой кислоты с концентрацией 1,0 моль/дм3 .

15. Какой объем раствора с концентрацией ортофосфорной кислоты 0,13 моль/дм3 можно приготовить из 250 см3 раствора плотности 1,31 г/ с массовой долей этой кислоты, равной 47% при разбавлении его водой

16. Какой объем раствора плотности 1,73 г/см3 с массовой долей серной кислоты, равной 0,8 потребуется для приготовления 2 дм3 раствора плотности 1,08 г/см3 с массовой долей этой кислоты, равной 0,12?

17. В 800 см3 раствора плотности 1,25 г/см3 находится 340 г серной кислоты. Определите массовую долю и концентрацию вещества в растворе.

18. Рассчитайте концентрацию серной кислоты в растворе плотности 1,22 г/см3 с массовой долей вещества 30%

19. Определите массовую долю карбоната натрия в растворе, который получается при смешивании 300 см3 раствора плотности 1,09 г/см3 с концентрацией соли 0,8 моль/дм3 и 200 см3 раствора плотности 1,24 г/см3 с концентрацией этого вещества 2,6 моль/дм3.

20.Какой объем раствора плотности 1,84 г/см3 с массовой долей серной кислоты, равной, 94% потребуется для приготовления 1,5 дм3 раствора с концентрацией кислоты 1 моль/дм3?

21. Какой объем раствора плотности 1,44 г/см3 с массовой долей гидроксида натрия 40% необходимо взять для приготовления 1,2 дм3 раствора плотности 1,22 г/см3. с массовой долей этого вещества, равной 0,2?

22. В 500 см3 воды растворили 21,2 г Ca(NO3)2*4H2O. Определите массовую долю и концентрацию нитрата кальция в растворе, плотность которого равна 1,06 г/см3.

23. Вычислите концентрацию сульфата меди (II) в растворе плотности 1,11 г/см3 с массовой долей соли 15%

24. Смешали 120 см3 раствора плотности 1,017 г/см3 с концентрацией уксусной кислоты 0,2 моль/дм3 и 300 см3 раствора плотности 1,03 г/см3 с концентрацией этого вещества 0,4 моль/дм3. Вычислите процентное содержание уксусной кислоты в растворе

25. Какой объем раствора с концентрацией азотной кислоты 0,15 моль/дм3 можно приготовить из 200 см3 раствора плотности 1,251 г/см3 с массовой долей кислоты 0,4, разбавляя его водой?

26. Какой объем раствора плотности 1,54 г/см3 с массовой долей гидроксида калия, равной 1,54 г/см30,5 потребуется для приготовления 1,5 дм3 раствора плотности 1,23 г/см3с массовой долей щелочи, равной 0,2 .

27. В 200 см3 воды растворено 14,2 г сульфата натрия кристаллогидрата. Рассчитайте массовую долю и концентрацию вещества в растворе. Плотность раствора 1,06 г/см3.

28. Рассчитайте концентрацию сульфата натрия в растворе плотности 1,23 г/см3 с массовой долей соли, равной 12% .

29. Смешали 200 см3 раствора плотности 1,11 г/см3 с концентрацией карбоната калия 0,5 моль/дм3 и 500 см3 раствора плотности 1,02 г/см3 с концентрации этого вещества 0,2 моль/дм3 . Рассчитайте массовую долю карбоната калия в полученном растворе.

30.При выпаривании 800 см3 раствора плотности 1,12 г/см3 с массовой долей хлорида кальция, равной 0,14 было получено 600 см3 раствора. Рассчитайте концентрацию соли в полученном растворе.

3.2 ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ. ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ

3.2.1 Электролитическая диссоциация

Распад полярных молекул вещества на ионы под воздействием полярных молекул растворителя называют электролитической диссоциации. Вещества, растворы и расплавы, проводимость которых обусловлена движением ионов, называются электролитами. Положительно заряженные ионы называются катионами, а отрицательно заряженные ионы - анионами.

Количественной характеристикой распада вещества на ионы является степень диссоциации.

Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты

Способность вещества к электролитической диссоциации называют степенью диссоциации. Она показывает, отношение числа молекул, продиссоциированных на ионы, к общему числу молекул растворенного электролита (α).

(3.6)

α – степень диссоциации;

n – количество ионов в растворе;

N – общее число молекул в растворе.

По степени диссоциации в растворах все электролиты делятся на две группы. К первой относят электролиты, степень диссоциации которых в растворах (α>30%) и почти не зависит от концентрации раствора. Их называют сильными электролитами. К сильным электролитам в водных растворах относятся щелочи KOH, NaOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2, кислоты: HNO3, HCl, H2SO4, HClO4, а также их соли.

Электролиты, степень диссоциации которых в растворах (α<2%) и уменьшается с ростом концентрации, называют слабыми электролитами. К ним относят воду, ряд кислот: H2S, H2CO3, HCN, H2SiO3, NH4OH, органические кислоты, основания р-, d- и f-элементов.

Степень диссоциации зависит:

1. От природы растворителя

2. От природы растворяемого вещества.

3. От концентрации раствора (при разбавлении степень диссоциации α сильно возрастает).

4. От температуры.

Пример 1. Определите концентрацию ионов SО42– в растворе, содержащем 14,2 г сульфата натрия. Сульфат натрия диссоциирует полностью.

Решение.

Рассчитываем количество сульфата натрия: n(Nа2SO4) = m(Nа2SО4)/М(Nа2 SО4);

n(Nа2SO4) = 14,2/142 = 0,1 моль. Если принять объем раствора равным 1 дм3, то концентрация электролита будет равна 0,1 моль/дм3. Сульфат натрия диссоциирует на ионы по уравнению: Nа2SО4 ⇄ 2Nа+ + SO42–.

Концентрацию ионов в растворе электролита рассчитывают по уравнению

ci = cэл-та • α • к (3.7)

ci – концентрация ионов, моль/дм3;

cэл-та - концентрация электролита, моль дм3;

α - степень диссоциации;

к– число ионов данного вида, образуемое при распаде одной

молекулы или формульной единицы электролита

Определяем концентрацию ионов SO42– , согласно уравнению диссоциации: с(SO42- ) = 0,1 моль/дм3 • 1 •1 = 0,1 моль/дм3;

Ответ: n (Cl– ) = 0,02 моль.

Количественной мерой процесса диссоциации является константа диссоциации.

В растворах слабых электролитов процесс диссоциации протекает обратимо и, следовательно, к нему может быть применен закон химического равновесия. Так, для процесса диссоциации уксусной кислоты:

CH3COOH ⇄ CH3COO – + H+.

Константа равновесия этого процесса будет равна :

(3.8)

[CH3COO – ], [H+] – концентрация ионов;

[CH3COOH] – концентрация непродиссоциированных молекул.

Константа равновесия, отвечающая диссоциации слабого электролита, называется константой диссоциации.

Константа диссоциации зависит от:

1) природы диссоциирующего вещества;

2) природы растворителя;

3) температуры,

и не зависит от концентрации раствора.

Константа диссоциации показывает устойчивость молекул вещества к диссоциации. Чем меньше значение константы диссоциации в данном растворе, тем слабее диссоциирует электролит.

Степень диссоциации α изменяется с изменением концентрации раствора. Рассмотрим эту зависимость на примере слабого электролита уксусной кислоты.

CH3COOH ⇄ CH3COO – + H+

Принимая исходную концентрацию кислоты равной с, а степень диссоциация α, получаем, что концентрация части кислоты, которая диссоциирована, будет равна αс. Так как при диссоциации одной молекулы кислоты образуется по одному иону Н+ и СН3СОО – то их концентрации будут равны αс. Концентрация кислоты, оставшейся в недиссоциированном состоянии, будет равна с-αс = с (1-α). Подставив значения равновесных концентраций ионов и кислоты в уравнение (3.8), получим:

(3.9)

Уравнение (3.9) - закон разбавления Оствальда. Если α << 1, то уравнение (3.9) упрощается:

Откуда

(3.10)

.

Если концентрация ионов [K+] и [A–], образовавшихся в результате диссоциации одинакова (KA⇄K+ + A –), то ее можно определить по уравнению: [K+] = [A–] = с • a, то

[K+] = [A–] = c • Ö Кдис./с = ÖКдис. • с

где Кдис. – константа диссоциации электролита;

с – концентрация раствора электролита, моль/дм3.

Пример 3. Вычислите степень диссоциации хлорноватистой кислоты и концентрацию ионов водорода в растворе с концентрацией электролита равной 0,05 моль/дм3.

Решение.

HClO – слабый электролит: HClO ⇄ H++ ClO–. Следовательно в соответствии с законом разбавления Оствальда (3.12) определяем степень диссоциации: