1.3.3. Электролитическая диссоциация, степень диссоциации ()

П

 = =

% =  100

ример 42. Определите молярные концентрации ионов в растворе сульфата алюминия с массовой долей соли 0,2 и плотностью 1,23 г/мл.

Решение:

1. Сульфат алюминия, как и подавляющее большинство солей, является сильным электролитом и диссоциирует в водном растворе полностью:

Al₂(SO₄)₃  2Al³⁺ + 3SO₄^2–

2. Пусть имеется 100 г раствора, тогда m(Al₂(SO₄)₃) = 100 ∙ 0,2 = 20 г, а V(раствора) = 100 / 1,23 = 81,3 мл = 0,0813 л.

n[Al₂(SO₄)₃] = 20 / 342 = 0,0585 моль.

Согласно уравнению диссоциации n(Al³⁺) = n[Al₂(SO₄)₃] ∙ 2 = 0,0585 ∙ 2 = 0,117 моль и n(SO₄^2–) = n[Al₂(SO₄)₃] ∙ 3 = 0,0585 ∙ 3 = 0,1755 моль.

3. Вычисляем концентрации ионов в растворе:

c(Al³⁺) = n(Al³⁺) / V(раствора) = 0,117 / 0,0813 = 1,44 моль/л.

c(SO₄^2–) = n(SO₄^2–) / V(раствора) = 0,1755 / 0,0813 = 2,16 моль /л.

Ответ: c(Al³⁺) = 1,44 моль/л; c(SO₄^2­) = 2,16 моль /л.

Пример 43. Определите степень диссоциации муравьиной кислоты в ее 0,46 %–ном (по массе) водном растворе (плотность раствора 1г/мл), если суммарная концентрация всех частиц, образованных муравьиной кислотой (молекул и ионов) в растворе равна 0,11 моль/л.

Решение:

1. Пусть имеется 1 л раствора. Вычисляем количество вещества муравьиной кислоты и суммарное количество вещества всех частиц в растворе:

n(частиц) = c(частиц) ∙ V(раствора) = 0,11 ∙ 1 = 0,11 моль.

m(раствора) = V(раствора) ∙ (раствора) = 1000 г.

m(НСООН) = m(раствора) ∙ (НСООН) = 1000 ∙ 0,0046 = 4,6 г.

n(НСООН) = m(НСООН) / М(НСООН) = 4,6 / 46 = 0,1 моль.

2. Пусть продиссоциировало х моль НСООН, тогда непродиссоциировавшими осталось 0,1 – х моль кислоты и образовалось х моль ионов НСОО^– и х моль ионов Н⁺:

Было: 0,1

НСООН ⇄ НСОО^– + Н⁺ + (НСООН)

Продиссоциировало: х стало: х х 0,1 – х

Общее количество вещества частиц в растворе = х + х + 0,1 – х = 0,1 + х

0,1 + х = 0,11; х = 0,11 – 0,1 = 0,01.

3. Определяем степень диссоциации:

 = n(продиссоциировавших молекул) / n(исходных молекул) = х / 0,1 = 0,01 / 0,1 = 0,1 (10%).

Ответ: (НСООН) = 10%

Пример 44. При н.у. в 1 л воды растворяется 1700 мл оксида углерода(IV). Рассчитайте концентрацию ионов водорода в образующемся растворе, если известно, что в угольную кислоту превращается только 6,8% растворенного вещества, а степень диссоциации угольной кислоты по первой ступени в этих условиях равна 0,8%. Диссоциацией воды, диссоциацией угольной кислоты по второй ступени и изменением объема раствора при растворении пренебречь.

Решение:

1. Определяем количество вещества СО₂, которое может раствориться в 1 литре воды:

n(СО₂) = V(СО₂) / 22,4 = 1,7 / 22,4 = 0,0759 моль.

2. Записываем уравнение реакции и определяем количество вещества образовавшейся угольной кислоты:

СО₂ + Н₂О ⇄ Н₂СО₃

n(Н₂СО₃) = n(СО₂) ∙  = 0,0759 ∙ 0,068 = 0,00516 моль

3. Записываем уравнение диссоциации угольной кислоты по первой ступени и рассчитываем концентрацию ионов водорода в растворе:

Н₂СО₃ ⇄ НСО₃^– + Н⁺

 = n(Н⁺) / n(Н₂СО₃); n(Н⁺) =  ∙ n(Н₂СО₃) = 0,008 ∙ 0,00516 = 0,0000413 = 4,13 ∙ 10^–5 моль.

c(Н ⁺) = n(Н⁺) / V(раствора) = 4,13 ∙ 10^–5 / 1 = 4,13 ∙ 10^–5 моль/л.

Ответ: c(Н⁺) = 4,13 ∙ 10^–5 моль/л.

Задачи для самостоятельного решения

76. В каком соотношении по массе необходимо смешать раствор сульфата натрия с массовой долей соли 2% и раствор хлорида калия с массовой долей соли 3%, чтобы в образовавшемся растворе концентрация ионов натрия была в четыре раза больше концентрации ионов калия?

77. В результате сливания равных объемов насыщенных растворов хлорида бария (плотность 1,25 г/мл) и нитрата натрия (плотность 1.3 г/мл) выпал осадок и остался раствор с плотностью 1.2 г/мл. Определите молярные концентрации ионов, присутствующих в оставшемся растворе, если известно, что растворимости хлорида бария, нитрата натрия, нитрата бария и хлорида натрия в данных условиях составляют 25; 82; 9,05 и 33 г на 100 г воды соответственно.

78. Массовая доля карбоната натрия в насыщенном при 20 ^оС растворе равна 0,18. Определите коэффициент растворимости кристаллической соды в воде при этой температуре и молярную концентрацию ионов натрия в насыщенном растворе, если его плотность равна 1,15 г/мл.

79. Определите суммарную концентрацию и число частиц (молекул и ионов), образующихся при растворении 1,2 г уксусной кислоты в 500 мл воды, если известно, что степень диссоциации уксусной кислоты в данных условиях составляет 2%. Изменением объема пренебречь.

80. Рассчитайте растворимость оксида серы(IV) при нормальных условиях в воде (в литрах газа на литр воды), если известно, что в сернистую кислоту переходит 38,8% растворенного газа, степень диссоциации кислоты по первой ступени равна 8,6% (диссоциацией по второй ступени пренебречь), а концентрация ионов водорода в насыщенном растворе составляет 0,061 моль/л. Плотность раствора 1,1 г/мл.

81. Продукт реакции фосфора с серой, в котором фосфор проявляет свою высшую положительную степень окисления, поместили в воду. После длительного кипячения до прекращения выделения газа с неприятным запахом получили раствор, содержащий 0,004 моль ионов водорода. Рассчитайте степень диссоциации фосфорной кислоты по первой ступени (диссоциацией по второй и третьей ступеням пренебречь), если известно, что при пропускании выделившегося при кипячении газа в избыток раствора нитрата меди выпало 9,6 г черного осадка.