Добавил:

DoctorJekil Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Уральский государственный медицинский университет

Предмет:

Химия

Файл:

Общая химия с физкалом.pdf

Скачиваний:

367

Добавлен:

05.03.2021

Размер:

5.9 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 3233 / 4333 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 > Следующая >>>

(моль/л): [NO] = 0,1; [Cl2] = 0,4; [NOCl2] = 4. Получим значение

константы равновесия:

Правильный ответ 2.

K	[NOCl	2	]			4	100
		2
	[NO][Cl					0,4
	[NO][Cl		2	]	0,1	0,4
			2

ОТВЕТЫ К ТЕСТОВЫМ ЗАДАНИЯМ ПО ТЕМЕ IV. РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. ИОННЫЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ. ПОВЕДЕНИЕ СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. ЗАКОН РАЗБАВЛЕНИЯ ОСТВАЛЬДА. ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ

1.Муравьиная и сероводородная кислоты относятся к слабым кислотам; гидрат аммиака – к слабым основаниям. Эти вещества обратимо ионизируют в водных растворах. Процесс их ионизации характеризуется константами ионизации, значение которых прведено в справочниках. Процесс распада средней соли – карбоната калия – необратимый и это вещество относится к сильным электролитам. Правильный ответ 2.

2.Перечисленные в задании соли: ацетат натрия; сульфат натрия; сульфат калия – сильные электролиты. Уксусная кислота - слабый электролит (см. таблицу «сильные и слабые электролиты»). Правильный ответ 3.

3.Степень диссоциации не зависит от: массы раствора и объема раствора; объема или массы колбы. Степень диссоциации зависит от: температуры; природы растворителя; природы растворенного вещества; наличия одноименных ионов; концентрации раствора электролита (концентрации ионов). Правильный ответ 4.

4.Закон разбавления Оствальда связывает константу ионизации и степень диссоциации:

		2С
		2С		К
Кион.			или	ион.
Кион.	1		или	С
	1			С

Чем сильнее разбавляют слабый электролит, тем больше его степень диссоциации. Правильный ответ 1.

219

5. Константа ионизации – это отношение произведения равновесных концентраций ионов в растворе к равновесной концентрации молекул электролита в растворе. Для уравнения

ионизации слабого электролита НА: константа ионизации записывается как:

[H+][A–] Kа = [HA]

	А
НА Н	А

Константа ионизации не зависит от: массы раствора; объема раствора; концентрации раствора. Константа ионизации зависит от: природы растворителя; природы растворенного вещества; температуры.

Правильный ответ 4.

6. Добавим к раствору муравьиной кислоты (слабый электролит) некоторую массу формиата натрия (сильный электролит).

НСООН

	Н
НСОО	Н

	Na
HCOONa HCOO	Na

В результате увеличилась концентрация формиат-ионов (одноименных ионов), равновесие ионизации муравьиной кислоты сместилось влево, уменьшилась концентрация ионов водорода и, соответственно, уменьшилась степень диссоциации. Константа ионизации муравьиной

К[H ][HCOO ]

а[HCOOH]

кислоты не изменилась, т.к. она не зависит от концентрации. Посмотрим, как изменилась концентрация гидроксид-ионов. При 22-25оС произведение

концентраций ионов Н и ОН есть величина постоянная – ионное произведение воды:

Кw [H ][OH ] 10 14

220

Т.е., если уменьшается концентрация ионов

Н

, концентрация

ионов	ОН		должна увеличиться и наоборот. Поэтому при

добавлении одноименных ионов к раствору кислоты уменьшается концентрация ионов водорода и уменьшается степень диссоциации кислоты. Кислотность раствора понизится, рН увеличится.

Правильный ответ 4.

7. Добавим к раствору аммиака

NH	H	O
3	2

(слабый электролит)

некоторую массу нитрата аммония (сильный электролит):

NH	H	O
3	2
NH	NO
4	3


		NH	OH
		4
NH		NO
NH	4	NO
	4		3

В результате увеличилась концентрация ионов аммония (одноименных ионов), равновесие ионизации гидрата аммиака

сместилось влево, уменьшилась концентрация ионов	ОН		и,

соответственно, уменьшилась степень диссоциации. Константа ионизации гидрата аммиака не изменилась, т.к. она не зависит от концентрации:

Кb			[NH4 ][OH ]
			[NH3 H2O]
Правильный ответ 1.
8. Запишем условие задачи
	Дано			Решение
	К	а	5,1 10 4	Запишем уравнение ионизации:
		а			H
				HNO
	С к ты 0,1моль / л			HNO		NO
				2		2
				Запишем выражение константы
				Запишем выражение константы
				ионизации:
			[H ] - ?	ионизации:
			[H ] - ?	Ка	[H ][NO2 ]
				Ка	[HNO2 ]
					[HNO2 ]

[HNO2 ] - равновесная концентрация неионизированных молекул кислоты, которая может быть найдена как:

221

[кислоты]

Ск ты.исх.

Ск ты

израсх.

Т.к. степень ионизации слабого электролита мала 0 , то и

концентрация	кислоты,	израсходованной	на	ионизацию
Ск ты израсх. 0 . Т.е.		можно принять, что исходная
концентрация	кислоты приблизительно равна равновесной
концентрации	кислоты:	[HNO2 ] Ск ты .	По	уравнению

ионизации кислоты видно, что концентрация ионов водорода равна концентрации анионов:

[H		]

	]
[NO	]
2

Преобразуем Ка и выразим концентрацию ионов

К	[H	][NO2 ]	;
К			;
а	[HNO2]
	[HNO2]
К [H ] H ];			К [H ]2			;
а	С[		а	С
	к ты				к ты
[H ]2 К С ;			[H ]				;
[H ]2 К С ;			[H ]		К С		;
	а	к ты			а	к ты

H


		4		4	1		5				6		3
[H ]			0,1	5,1 10	10		5,1 10							моль ион
[H ]	5,1 10		0,1						5110			7,1410			/л.
Правильный ответ 2.
9. Чем меньше значение рН,						тем более кислой является среда,
тем выше в ней содержание ионов								Н		. В задании приведено
тем выше в ней содержание ионов								Н		. В задании приведено

значение рОН. Вспомним, что рН + рОН = 14 при 22-25оС и выразим отсюда рН = 14 – рОН = 14 – 2 = 12. Поэтому наиболее кислой является среда при рН = 3.

Правильный ответ 1.

10. Чем больше значение рН, тем более щелочной является

среда, тем выше в ней содержание ионов

	.
ОН

В задании

приведена концентрация ионов Н или ионов ОН , а также значение рОН. Приведем все эти величины к водородному

показателю: С	ОН	10 3	моль ион/ л . Можно вычислить
	ОН

222

рОН. Гидроксильный показатель рОН – это отрицательный десятичный логарифм концентрации гидроксид-ионов:

рОН lg С	;
	ОН

рОН -lg10	-3

Вычислим рН: рН + рОН = 14; рН = 14 – рОН = 14 – 3 = 11. рОН = 2. Можно вычислить водородный показатель:

рН = 14 – рОН = 14 – 2 = 12.

С	Н
	Н

10	7	моль

ион/

Можно вычислить рН. Водородный показатель (рН) – это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов

водорода:

рН lg С		lg 10	7	7.
	Н

Итак, приведем

полученные значения рН: 1. рН = 7; 2. рН = 11; 3. рН = 12; 4. рН = 7. Наиболее щелочной является среда при рН = 12.

Правильный ответ 3.

11. Для организма, т.е. при 37оС, рН +рОН=13,61, следовательно, рН = 6,805 – среда нейтральная; рН < 6,805 – кислая среда; рН >

6,805 – щелочная среда. рН = 6,9 немного больше, чем 6,805, значит среда слабо щелочная.

Правильный ответ 4.

12. Запишем условие задачи

Дано
С	осн.	0,01моль /
	осн.
α = 1,3 %
		С		- ?
			ОН

α – это отношение

	Решение
л	Запишем уравнение ионизации гидрата
	аммиака:
	NH	3	H	2	O NH		OH
						4

Концентрация ионов и молекул любого электролита связаны через степень диссоциации α.

числа продиссоциировавших молекул (это

концентрация ионов	ОН
молекул электролита	в

концентрация основания).

в данном случае) к общему числу растворе (в данном случае это

223

Получаем:

С	ОН			,	значит С
	ОН
С			.			ОН
		осн				ОН

Сосн.

Степень

ионизации в данную формулу подставляют в долях единицы. Переведем α (%) в α (в долях):

(в долях)

(в %)

1,3%

0,013;

100 %

100%

осн.

0,013 0,01 1,310

моль ион / л.

ОН

Правильный ответ 2.

13. Запишем условие задачи

Дано

Решение

Ск-ты = 0,01

Запишем уравнение

ионизации уксусной

моль/л

кислоты:

α = 1,5 %

СООН СН

СН

СОО

СН - ?

Концентрации ионов и молекул любого

электролита связаны через

степень ионизации α.

α – это отношение числа продиссоциировавших молекул (в

данном случае это концентрация ионов Н ) к общему числу молекул электролита в растворе (в данном случае это концентрация кислоты). Получаем:

С	Н	,	значит С
	Н
С				Н
				Н

к ты

С	к ты	.
	к ты

степень

ионизации в

данную формулу подставляют в долях единицы. Переведем α

(%) в α (в долях):

(в долях)				(в %)		1,5%	0,015;
(в долях)				100 %		100%	0,015;
				100 %		100%
С		С	к ты.		0,015 0,01 1,5 10			4	моль ион / л.
С	Н	С			0,015 0,01 1,5 10				моль ион / л.

Правильный ответ 1.

224

14. Для большей наглядности превратим это задание в задачу. Зададим концентрации и степень ионизации α для слабой

кислоты. Пусть Ск-ты = 0,1 моль/л,

НСООН

4,2%

Запишем условие задачи: Дано

С	НСООН	С	HNO	0,1моль / л
			3
	НСООН	4,2%
	НСООН

рН - ? рОН - ?

Решение Посчитаем рН и рОН для

муравьиной кислоты (слабый электролит). Уравнение ионизации:

НСООН НСОО		Н		.

Концентрации

ионов

молекул кислоты

связаны

через

–

степень

ионизации.

к ты

(в долях)

(в %)

4,2%

0,042

4,2 10

;

100 %

100%

4,2 10

0,1 4,2 10

моль ион / л.

Найдем водородный показатель – это десятичный логарифм концентрации ионов Н

отрицательный

рН lg С		lg 4,2 10			3
рН lg С	Н	lg 4,2 10			.
	Н
Логарифм произведения равен сумме логарифмов:
lg 4,2 10			3	lg 4,2 lg10		3	3	lg 4,2	3 0,61	2,39.
lg 4,2 10				lg 4,2 lg10			3	lg 4,2	3 0,61	2,39.

lg 4,2 находим по таблице логарифмов, это 0,61. Вспомним, что при 22-25оС рН + рОН = 14; рОН = 14 – 2,39 = 11,61.

Проведем аналогичные вычисления для азотной кислоты. Это сильный электролит α = 1. Запишем уравнение диссоциации:

HNO	3	H NO .
	3			3
CН Ск ты 1 0,1 0,1 моль ион / л
рН lg С			Н	lg 0,1 lg 10 1	1
			Н
рОН 14 1 13.
Получилось:				рН(НСООН) = 2,39	рОН(НСООН) = 11,61

225

рН(

HNO3

) = 1

рОН = 13

В общем случае получается, что: рН (слабой кислоты) > рН

(сильной кислоты), т.к. концентрация ионов	Н		в растворе

слабой кислоты меньше, чем в растворе сильной кислоты:

рН(НСООН) > рН( HNO3

Правильный ответ 2.

15. Для большей наглядности превратим это задание в задачу. Зададим концентрации и степень ионизации α для слабого

основания. Пусть Сосн.= 0,1 моль/л,

NH	H O
3	2

1,3%

Запишем условие задачи: Дано:

С	NH	H	O	C	KOH	0,1 моль / л
	3	2
	NH	H	O	1,3 %
	3	2
	рН - ?			рОН - ?

через α – степень ионизации:

Решение:

Посчитаем рН и рОН для гидрата аммиака (слабый электролит). Уравнение ионизации:

NH		H	O NH		OH
	3			4
		2
Концентрации ионов OH

имолекул основания

связаны

С		С		,	(в долях)			1,3%	0,013;
С		С	осн.	,	(в долях)				0,013;
	ОН							100%
								100%
С		0,013		0,1 1,3 10		3	моль ион / л.
С		0,013		0,1 1,3 10			моль ион / л.
	ОН

Найдем гидроксильный показатель – это отрицательный

десятичный логарифм концентрации ионов

рОН lg СОН lg 1,3 10 3.

ОН

Логарифм произведения равен сумме логарифмов:

lg1,3 10	3	lg1,3 lg10	3	3	lg1,3	3 0,11 2,89.

lg 1,3 находим по таблице логарифмов, это 0,11. Из соотношения рН + рОН = 14 при 22-25оС находим: рН = 14 –

рОН = 14 – 2,89 = 11,11.

226

Проведем аналогичные вычисления для гидроксида калия. Это сильный электролит α = 1. Запишем уравнение диссоциации:

КОН К			.
		ОН

осн.

1 0,1 0,1

моль ион / л

ОН

рОН lg С

lg 0,1 lg 10

ОН

рН = 14 – рОН = 14 – 1 = 13

Получилось:

слабый электролит:

рОН

(NH

H O)

2,89

рН

(NH

H O)

11,11

сильный электролит:

рОН(КОН) 1

рН(КОН) 13

В общем случае получается:

рН (слабого основания) < рН (сильного основания)

рОН (сильного основания) <		рОН (слабого основания).
Это	связано с тем, что	в растворе слабого основания

концентрация ионов ОН меньше, а концентрация ионов

Н

больше.

рН(КОН) рН(NH	H O) .
3	2

Правильный ответ 1.

16. Когда речь идет о биологических жидкостях – моче, слюне, желудочном соке или крови, то справедливо соотношение:

рН + рОН = 13,61 при 37оС

или С			Н	С		10 13,61 2,45 10 14. Поэтому соотношение
					ОН
С		С			10	14	в данном случае	неверно,	а	также
	Н
				ОН
выведенные из него ответы рОН = 6,7								(рОН = 14	-	7,3) и

С	ОН
	ОН

10	рОН

10	6,7

. Посчитаем рОН при 37оС:

рОН = 13,6 – 7,3 = 6,3;

Правильный ответ 4.

С	10	рОН	10	6,3	5,01 10	7
С	10		10		5,01 10
	ОН

17. Запишем условие задачи
Дано	Решение
	Гидроксид	натрия	–	сильный

227

NaOH 1моль

VH 2O 10л

рН - ? рОН - ?

C		осн.	1
	осн.
		V	10

электролит, в растворе он необратимо

диссоциирует			NaOH Na	OH	.
диссоциирует			NaOH Na	OH	.
Найдем концентрацию основания:
10	1	моль/л
10		моль/л

Т.к. электролит сильный, то α = 1

осн.

1 С

осн.

моль ион / л

ОН

рОН lg C

lg 10

рН = 14 – рОН = 14 – 1 = 13.

Правильный ответ 1.

18. Запишем условие задачи

Дано

Решение

НС1

0,02 моль

Соляная

кислота

–

сильный

электролит, в растворе он необратимо

2 л

диссоциирует

HС1 Н

С1 .

рН - ? рОН - ?

Найдем концентрацию кислоты:

к ты

0,02

0,01 10 2 моль/л

к ты

Т.к. электролит сильный, то α = 1

к ты

1 10

моль ион / л

рН lg C

lg 10

рОН = 14 – рН = 14 – 2 = 12.

Правильный ответ 3.

19. Запишем условие задачи

Дано

Решение

рН 12

Гидроксид калия – сильный электролит,

Vр ра 0,5 л

в растворе он необратимо диссоциирует

КОH К ОН .

mKOH - ?

Массу КОН можно вычислить, зная

молярную концентрацию основания. Ее

228

можно найти через концентрацию гидроксид-ионов.

Сначала найдем рОН: рОН = 14 – рН = 14 – 12 = 2

С	10	рОН	10	2	моль ион/ л
С	10		10		моль ион/ л
	ОН

Концентрации ионов и основания связаны через степень диссоциации:

ОН

;

ОН

осн.

Т.к. электролит сильный, то α = 1, значит:

Сосн. СОН 10 2 моль / л .

Вспомним формулу для молярной концентрации – это отношение числа моль растворенного вещества к объему раствора в литрах.

или

КОН

KOH

Отсюда :

(л)

KOH

р ра

KOH

(л) 10-2

56 0,5 0,28 г

р ра

Правильный ответ 2.

20. Для большей наглядности превратим это задание в задачу.

Пусть концентрация раствора НС1 была 0,01 моль/л. Как

изменится рН при 1000 кратном разбавлении?

Дано

Решение

Ск ты1

0,01 моль / л

НС1

– сильная

кислота.

Запишем

уравнение диссоциации

Vразбавление 1000

HС1 Н С1 .

рН - ?

рН

рС

к ты1

lg 0,01 lg 10

При разбавлении в 1000 раз С к-ты уменьшается в 1000 раз,

значит Ск ты2 10 5 моль / л.

рН2 рСк ты2 lg 10 5 5

рН рН2 рН1 5 2 3.

рН увеличится на 3 единицы.

229

Правильный ответ 3.
21. Зададим условия. Пусть	концентрация	раствора
СН3СООНбыла 0,01 моль/л. Как	изменится рН	при 100

кратном разбавлении?

Дано
С	к ты1	0,01	моль / л
	к ты1
рК 4,76
V			100
	разбавление

рН - ?

Решение
СН3СООН– слабая кислота.
Запишем уравнение ионизации

СН3СООН СН3СОО Н		.

Для слабой кислоты справедливо выражение:

рН = ½ (рК + рСк-ты)

рН						1		(рК рС									)			1	(4,76				2)	3,38
рН			1			2		(рК рС						к ты1			)			2	(4,76				2)	3,38
			1											к ты1

При разбавлении в 100 раз Ск-ты уменьшается в 100 раз, значит
С		к ты2				10 4 моль / л.
		к ты2
рН						1		(рК рС										)		1		(4,76 4)				4,38
рН			2			2		(рК рС							к ты2			)		2		(4,76 4)				4,38
			2												к ты2

	рН = 4,38 – 3,38 = 1. Или в общем виде:
рН рН									рН				1	(рК рС									)	1	(рК	рС		)	1	(рС		рС		)
рН рН							2		рН					(рК рС					к ты2				)		(рК	рС	к ты1	)		(рС	к ты2	рС	к ты1	)
							2			1			2						к ты2					2			к ты1		2		к ты2		к ты1
													2											2					2
		1	р	С	к ты2						1	lg 10 2				1.			рН увеличится на 1 единицу.
			р		к ты2							lg 10 2				1.			рН увеличится на 1 единицу.
		2		С	к	ты1					2
					к	ты1

Правильный ответ 1.

22. Для раствора слабого основания справедливо соотношение: рОН = ½ (рК + рСосн.).

Гидроксильный показатель до разбавления:

рОН1 12 (рК рСосн.1).

Гидроксильный показатель после разбавления:

рОН21 12 (рК рСосн.2 ).

Раствор разбавили в 10 раз, значит концентрация Сосн. в 10 раз уменьшилась, т.е.

230

Сосн.2							1				10	1
С											10		.
С		осн.1				10
		осн.1
рОН рОН									рОН					1	(рК рС			)	1	(рК рС		)	1	(рС		рС		)
рОН рОН								2	рОН						(рК рС		осн.2	)		(рК рС	осн.1	)		(рС	осн.2	рС	осн.1	)
								2				1		2			осн.2		2		осн.1		2		осн.2		осн.1
														2					2				2
	1		р	С	осн.2					1	lg 10		1		1	0,5.
					осн.2								1

	2			С	осн.1					2					2
					осн.1

Гидроксильный показатель рОН увеличился на 0,5 единицы.

Правильный ответ 3.

23. Для сильного основания справедливо выражение:

рОН = рСосн.;

рОН1

рСосн.1

При 100 кратном разбавлении концентрация основания в 100 раз уменьшится, значит:

осн.2

;

рОН

рС

;

осн.2

100

осн.1

рОН

рС

осн.2 lg

lg 10

2 2

осн.2

осн.1

100

осн.1

рОН увеличится на 2 единицы.

Правильный ответ 4.

24. Запишем уравнение диссоциации солей, содержащихся в растворе, и определим концентрацию ионов:

NaCl Na Cl .

При диссоциации 1 моль	хлорида натрия образуется 1 моль
ионов Na и 1 моль ионов	Cl .
СNaCl=0,1 моль/л, значит СNa+=0,1 моль-ион/л, СCl-=0,1 моль-ион/л

BaCl	2	Ba	2	2Cl
BaCl		Ba		2Cl

При диссоциации 1 моль						BaCl2	образуется 1 моль ионов	Ba	2
При диссоциации 1 моль						BaCl2	образуется 1 моль ионов	Ba
и 2 моль ионов				Cl	.
и 2 моль ионов				Cl	.

СBaCl2=0,1 моль/л, значит СBa2+=0,1 моль-ион/л, СCl- = 2·0,1 = = 0,2 моль-ион/л

Общая концентрация хлорид-ионов составляет:

CCl 0,1 0,2 0,3 моль - ион/л .

Ионная сила раствора может быть найдена по формуле:

231

I1 (CNa ( 1)2 CCl ( 1)2 CBa 2 ( 2)2 2

Правильный ответ 2.

25. Для растворов NaBr и KI ионная молярной концентрации, и будет иметь Например, для раствора NaBr:

1 (0,1 0,3 0,1 4) 0,4 2

сила будет равна их наименьшее значение.

C	NaBr	0,3моль / л
	NaBr
NaBr Na				Br
NaBr Na				Br
C	Na	C	Br	0,3моль ион / л
	Na		Br

I1 (CNa ( 1)2 CBr ( 1)2 ) 2

Посчитаем ионную силу раствора (NH4

1 (0,3 0,3) 0,3.

)	2	SO	4	:
	2		4

C(NH4 )2 SO4 0,3моль / л;

(NH	)	SO		2NH		SO	2
			4		4		4
4	2

C	NH				2 0,3 0,6 моль ион / л;											C	SO
	NH		4														SO
			4
I		1		(C			( 1)	2	C		2 ( 2)	2	)		1	(0,6
								2				2
		2				NH				SO					2
						NH	4			SO	4
							4				4
Посчитаем ионную силу раствора														MgSO 4

2	0,3 моль ион / л
4
0,3 4) 0,9.
:

C		2		0,3 моль ион / л;
	M g
I		1	(C		2 ( 2)	2	C		2
						2
								SO
		2			M g			SO	4
		2							4

Ионная сила выше у раствора

C		SO		2		0,3 моль ион / л
		SO		4
				4
( 2)	2	)			1	(0,3 4 0,3 4) 1,2.
	2
					2
					2
MgSO			4	.
			4

Правильный ответ 3.

26. В разбавленных растворах электролитов с одинаковой ионной силой коэффициенты активности ионов с одинаковыми по модулю зарядами одинаковы. В данном случае ионная сила

растворов одинакова, значит либо

fCu2 fSO 24 .

f
	NO
	3

f	Na
	Na

либо

Правильный ответ 2.

232

<<< < Предыдущая 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 3233 / 4333 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Химия

#
14.08.2022851.98 Кб27Кровь.PPT
#
03.03.20211.37 Mб35Липиды.pptx
#
14.08.20222.55 Mб34Мембраны.pptx
#
03.03.2021535.85 Кб28Молоко, сурфактатнт.pptx
#
05.03.20211.42 Mб39Обмен углеводов. Патохимия..pdf
#
05.03.20215.9 Mб367Общая химия с физкалом.pdf
#
05.03.20212.11 Mб388Общая химия.pdf
#
03.03.20211.39 Mб41Полисахариды организма человека.pptx
#
05.03.20211.78 Mб70Практикум по общей химии.pdf
#
03.03.20211.14 Mб40Системы транспорта.pptx
#
14.08.20221.14 Mб27Транспорт.pptx