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 CaCl₂ в 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. Вычислить степень диссоциации.

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.

Ответ: 0,061 моль/л.

29. Вычислить давление пара 10%-ного раствора Ba(NO₃)₂ при 28ºС. Давление пара воды при той же температуре составляет 28,35 мм рт. ст. Кажущаяся степень диссоциации соли 0,575.

Ответ: 27,89 мм рт. ст.

30. Давление пара раствора, содержащего 16,72 Ca(NO₃)₂ в 250 г воды, составляет 14,28 мм рт. ст. при 17ºС. Вычислить кажущуюся степень диссоциации соли, если известно, что давление пара воды при той же температуре составляет 14,53 мм рт. ст.

Ответ: 0,69.

31. Давление пара 4%-ного раствора KCl составляет 17,23 мм рт. ст. Вычислить осмотическое давление раствора при 20ºС, если плотность его равна 1,026.

Ответ: 23,5 атм.

32. Раствор, содержащий 33,2 г Ba(NO₃)₂ в 300 г воды, кипит при 100,466ºС. Вычислить кажущуюся степень диссоциации соли в растворе.

Ответ: 0,56.

33. Раствор KNO₃, содержащий 8,44% соли, показывает прирост температуры кипения на 0,797ºС по сравнению с температурой кипения воды. Вычислить кажущуюся степень диссоциации соли в растворе.

Ответ: 0,68.

34. Кажущаяся степень диссоциации соли в 3,2%-ном растворе KCl составляет 0,68. Вычислить температуру кипения раствора.

Ответ: 100,387ºС.

35. Давление пара раствора, приготовленного из 0,408 моля Ca(NO₃)₂ и 1000г воды, равно 746,9 мм рт. ст. при 100ºС. Вычислить, при какой температуре давление пара раствора достигнет 760 мм рт. ст. и раствор закипит.

Ответ: 100,506ºС.

36. Раствор содержит 3,38% нитрата кальция, кажущаяся степень диссоциации которого составляет 0,65. Вычислить: а)величину осмотического давления раствора при 0ºС, приняв плотность его равной 1,01; б)температуру кипения раствора.

Ответ: а)10,72 атм; б)100,255ºС.

37. Если растворить 55,8 г ZnCl₂ в 5кг воды, получится раствор, кристаллизующийся при -0,385ºС. Вычислить кажущуюся степень диссоциации соли в растворе.

Ответ: 0,765.

38. Вычислить кажущуюся степень диссоциации CaCl₂ в растворе, содержащем 0,0995 моля CaCl₂ в 500г воды. Температура кристаллизации такого раствора -0,740ºС.

Ответ: 0,50.

39. Если растворить 25,5 г BaCl₂ в 750 г воды, то получится раствор, кристаллизующийся при -0,756ºС. Вычислить кажущуюся степень диссоциации соли в растворе.

Ответ: 0,74.

40. Какова температура кристаллизации раствора, содержащего 84,9 г NaNO₃ в 1000 г воды? Давление пара раствора составляет 17,02 мм рт. ст., а давление пара воды при той же температуре -17,54 мм рт. ст.

Ответ: -3,16ºС.

41. Вычислить осмотическое давление при 18,5ºС раствора, в 5 л которого содержится 62,4 г CuSO₄ · 5H₂O. Кажущаяся степень диссоциации соли в растворе 0,38.

Ответ: 1,65 атм.

42. Растворимость CaCO₃ при 35^оС равна 6,9∙10^–5 моль/л. Вычислить произведение растворимости этой соли.

3. Вычислить произведение растворимости PbBr₂ при 25^оС, если растворимость соли при этой температуре равна 1,32∙10^–2 моль/л.

4. В 500 мл воды при 18^оС растворяется 0,0166 г Ag₂CrO₄. Чему равно произведение растворимости этой соли?

5. Для растворения 1,16 г PbI₂ потребовалось 2 л воды. Найти произведение растворимости соли.

6. Исходя из произведения растворимости карбоната кальция, найти массу CaCO₃, содержащуюся в 100 мл его насыщенного раствора.

7. Найти массу серебра, находящегося в виде ионов в 1 л насыщенного раствора AgBr.

8. Вычислить объем воды, необходимый для растворения при 25^оС 1г BaSO₄.

9. В каком объеме насыщенного раствора Ag₂S содержится 1 мг растворенной соли?

0. Во сколько раз растворимость (в моль/л) Fe(OH)₂ в воде больше растворимости Fe(OH)₃ при 25 ^оС?

1. Образуется ли осадок сульфата серебра, если к 0,02 М раствору AgNO₃ добавить равный объем 1 н. раствора H₂SO₄?

2. К 50 мл 0,001 н. раствора HCl добавили 450 мл 0,0001 н. раствора AgNO₃. Выпадет ли осадок хлорида серебра?

3. Образуется ли осадок хлорида свинца, если к 0,1 н. раствору Pb(NO₃)₂ добавить равный объем 0,4 н. раствора NaCl?

4. Во сколько раз уменьшится концентрация ионов серебра в насыщенном растворе AgCl, если прибавить к нему столько соляной кислоты, чтобы концентрация ионов Cl^- в растворе стала равной 0,03 моль/л?

5. Вычислить растворимость (в моль/л) CaF₂ в воде и в 0,05 М растворе CaCl₂. Во сколько раз растворимость во втором случае меньше, чем в первом?

6. Во сколько раз растворимость AgCl в 0,001 н. растворе NaCl меньше, чем в воде?

7. Найти молярную концентрацию ионов H⁺ в водных растворах, в которых концентрация гидроксид-ионов (в моль/л) составляет:

а) 10^-4; б) 3,2∙10^-6; в) 7,4∙10^-11.

8. Найти молярную концентрацию ионов OH^– в водных растворах, в которых концентрация ионов водорода (в моль/л) равна:

а) 10^-3; б) 6,5∙10^-8; в) 1,4∙10^-12.

9. Вычислить рН растворов, в которых концентрация ионов H⁺ (в моль/л) равна: а) 2∙10^-7; б) 8,1∙10^-3; в) 2,7∙10^-10.

0. Вычислить рН растворов, в которых концентрация ионов OH^– (в моль/л) равна: а) 4,6∙10^-4; б) 5∙10^-6; в) 9,3∙10^-9.

1. Вычислить рН 0,01 н. раствора уксусной кислоты, в котором степень диссоциации кислоты равна 0,042.

2. Определить рН раствора, в 1 л которого содержится 0,1 г NaOH. Диссоциацию щелочи считать полной.

3. Во сколько раз концентрация ионов водорода в крови (рН = 7,36) больше, чем в спинномозговой жидкости (рН = 7,53)?

4. Определить [H⁺] и [OH^–] в растворе, рН которого равен 6,2.

5. Вычислить рН следующих растворов слабых электролитов: а) 0,02 М NH₄OH; б) 0,1 М HCN; в) 0,05 н. HCOOH; г) 0,01 М CH₃COOH.

6. Чему равна концентрация раствора уксусной кислоты, рН которого равен 5,2?

7. Вычислить значения и в 0,2 н. растворе NaOH, считая .

8. Используя данные таблицы А.3, найти 0,005 н. раствора HCl, содержащего, кроме того, 0,015 моль/л NaCl.

9. Степень диссоциации слабой одноосновной кислоты в 0,2 н. растворе равна 0,03. Вычислить значения [H⁺], [OH^–] и pOH для этого раствора.

0. Рассчитать рН раствора, полученного смешением 25 мл 0,5 М раствора HCl, 10 мл 0,5 М раствора NaOH и 15 мл воды. Коэффициенты активности ионов принять равными единице.

1. Вычислить рН 0,1 н. раствора уксусной кислоты, содержащего, кроме того, 0,1 моль/л CH₃COONa. Коэффициенты активности ионов считать равными единице.

2. Как изменится рН, если вдвое разбавить водой: а) 0,2 М раствор HCl; б) 0,2 М раствор CH₃COOH; в) раствор, содержащий 0,1 моль/л CH₃COOH и 0,1 моль/л CH₃COONa?

3. Указать, какие из рядов перечисленных ниже кислот соответствуют возрастанию рН в растворах одинаковой молярной концентрации: а) HCN, HF, HOCl, HCOOH, CH₂ClCOOH; б) HNO₃, HNO₂, CH₃COOH, HCN; в) HCl, CH₂ClCOOH, HF, H₃BO₃.

4. В 0,01 н. растворе одноосновной кислоты рН = 4. Какое утверждение о силе этой кислоты правильно: а) кислота слабая; б) кислота сильная.

5. Как изменится кислотность 0,2 н. раствора HCN при введении в него 0,5 моль/л KCN: а) возрастает; б) уменьшится; в) не изменится?

6. Как надо изменить концентрацию ионов водорода в растворе, чтобы рН раствора увеличился на единицу: а) увеличить в 10 раз; б) увеличить на 1 моль/л; в) уменьшить в 10 раз; г) уменьшить на 1 моль/л?

7. Сколько ионов водорода содержится в 1 мл раствора, рН которого равен 13: а) 10¹³; б) 60,2∙10¹³; в) 6,02∙10⁷; г) 6,02∙10¹⁰?

8. Как изменится рН воды, если к 10 л ее добавить 10^–2 моль NaOH: а) возрастет на 2; б) возрастет на 3; в) возрастет на 4; г) уменьшится на 4?

9. Написать в ионно-молекулярной форме уравнения реакций, приводящих к образованию малорастворимых осадков или газов:

а) Pb(NO₃)₂ + KI; б) NiCl₂ + H₂S; в) K₂CO₃ + HCl; г) CuSO₄ + NaOH;

д) CaCO₃ + HCl; е) Na₂SO₃ + H₂SO₄; ж) AlBr₃ + AgNO₃.

0. Написать в ионно-молекулярной форме уравнения реакций, приводящих к образованию малодиссоциированных соединений: а) Na₂S + H₂SO₄; б) FeS + HCl; в) HCOOK + HNO₃; г) NH₄Cl + Ca(OH)₂; д) NaOCl + HNO₃.

1. Написать в ионно-молекулярной форме уравнения реакций нейтрализации: а) HCl + Ba(OH)₂; б) HF + KOH; в) Fe(OH)₃ + HNO₃; г) CH₃COOH + NH₄OH; д) HNO₂ + NH₄OH; е) H₂S + NH₄OH.

Указать, какие из этих реакций протекают обратимо, а какие – необратимо.

0. Составить в молекулярной форме уравнения реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями:

NO₂^– + H⁺ = HNO₂;

Cu²⁺ + 2OH^– = Cu(OH)₂↓;

Pb²⁺ + 2I ^– = PbI₂↓.

0. Написать в ионно-молекулярной форме уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ: а) NaHСO₃ и HCl; б) FeCl₃ и KOH; в) Pb(CH₃COO)₂ и Na₂S; г) KHS и H₂SO₄; д) Zn(NO₃)₂ и KOH (избыток); е) Ca(OH)₂ и CO₂; ж) Ca(OH)₂ и CO₂ (избыток).

Для каждого случая указать причину смещения равновесия в сторону прямой реакции.

0. В каком направлении будет смещено равновесие реакции

AgI (к.) + NaCl (водн.) AgCl (к.) + NaI (водн.):

а) в направлении прямой реакции; б) в направлении обратной реакции?

0. В каком направлении будет смещено в водном растворе равновесие реакции

CH₃COONa+CH₂ClCOOH CH₃COOH+CH₂ClCOONa:

а) в направлении прямой реакции; б) в направлении обратной реакции?