ГЛАВА IV

РАВНОВЕСНЫЕ ПРОЦЕССЫ В РАСТВОРАХ

§ 28 Электролитическая диссоциация

•Как образуются ионы?

•В чём заключается теория электролитической диссоциации?

Вы уже знакомы с теорией электролитической диссоциации, предложенной шведским физикохимиком Сванте Аррениусом (1859—1927). Согласно этой теории существуют вещества, которые при растворении или плавлении распадаются на ионы. Подобные вещества называют электролитами. За счёт наличия ионов растворы и расплавы электролитов проводят электрический ток. Например, уравнение диссоциации в воде хлорида натрия можно записать так:

NaCl = Na+ + Cl–

Электролиты различаются степенью диссоциации — долей продиссоциировавших молекул. Степень диссоциации обозначают буквой a. Так,

хлороводород в растворе диссоциирует полностью, т. е. все его молекулы распадаются на ионы:

HCl = H+ + Cl–

Такие вещества называют сильными электролитами. Их электропроводность почти прямо зависит от концентрации.

Уксусная кислота диссоциирует не полностью. В растворе присутствуют как молекулы уксусной кислоты, так и ионы, на которые она распадается:

Такие вещества называют слабыми электролитами. Их растворы проводят ток гораздо слабее.

Чем больше концентрация ионов в растворе, тем выше электропроводность, поэтому по электропроводности раствора можно приблизительно определить концентрацию ионов в нём.

В соответствии с принципом Ле-Шателье при разбавлении равновесие диссоциации смещается вправо, а значит, степень диссоциации растёт. Степень диссоциации также зависит от температуры и растворителя.

134

Лабораторный опыт 1. Влияние растворителя на степень диссоциации

В стаканчик налейте 20 мл ацетона или изопропанола и насыпьте один шпатель хлорида кобальта CoCl2. Растворите хлорид кобальта и погрузите в раствор щуп датчика электропроводности.

• Чему равна электропроводность?

Добавьте равный объём воды и перемешайте.

•Как изменилась электропроводность? Что произошло с цветом раствора?

Вацетоне большая часть хлорида кобальта присутствует в виде молекул

CoCl2 (что придаёт раствору синий цвет). А молекулы воды разрывают молекулы на ионы:

Ион Co2+, окружённый молекулами воды, придаёт раствору розовый цвет. Таким образом, в воде хлорид кобальта — сильный электролит, а в ацетоне или изопропаноле — электролит средней силы (степень диссоциации намного меньше 1).

Лабораторный опыт 2. Кислоты как электролиты и их реакция с металлами

В одну пробирку налейте уксусную кислоту CH3COOH с концентрацией

4 моль/л. Во вторую насыпьте на донышко щавелевую кислоту H2C2O4. В обе

пробирки добавьте воды на 2—3 см по высоте и растворите вещества. В третью пробирку налейте соляную кислоту HCl с концентрацией 4 моль/л. Во все три пробирки погрузите щуп пробника и оцените яркость светодиода или лампочки. Теперь в каждую пробирку положите по одной грануле цинка.

• Есть ли соответствие между интенсивностью выделения водорода и ярко-

стью горения лампочки (светодиода)?

При реакции кислот с металлами реагирующей частицей является ион H+. С одной стороны, чем больше концентрация ионов водорода, тем быстрее выделяется газообразный водород. С другой стороны, чем сильнее кислота, тем больше концентрация ионов H+. Поэтому в первом приближении, чем сильнее кислота, тем быстрее она реагирует с металлом, тем интенсивнее выделяется водород.

Электролитическая диссоциация. Электролиты. Степень диссоциации

135

1.Какие из следующих веществ относят к электролитам, а какие — к неэлектролитам: этиловый спирт, водный раствор гидроксида калия, расплав гидроксида калия, водный раствор сульфата меди(II), соляная кислота, водный раствор глюкозы, раствор кислорода в воде?

2.Составьте уравнения диссоциации следующих электролитов: NaOH, Na3PO4, HNO3, CH3COONa, FeCl3, Al2(SO4)3, Cu(OH)Cl, KH2PO4.

Яумею записывать уравнения электролитической диссоциации

Ямогу объяснить, от чего зависит степень электролитической диссоциа-

ции

Практическая работа 9. Определение концентрации вещества

по электропроводности его раствора

• Запишите уравнение диссоциации хлорида натрия.

Оборудование. Датчик электропроводности, семь чистых и сухих пробирок или стаканчиков объёмом 25 мл, мерный цилиндр объёмом 50 мл, стеклянная палочка, промывалка, стакан для слива отработанных реагентов объёмом 400 мл, фильтровальная бумага,

Реактивы. Дистиллированная вода, 250 мл раствора хлорида натрия с массовой концентрацией 1 г/л.

Цифровая лаборатория. Датчик электропроводности. Измерение с ручным вводом абсциссы.

Задачи. 1. Построить график зависимости электропроводности раствора хлорида натрия от его массовой концентрации.

2. По значению электропроводности определить массовую концентрацию хлорида натрия в пробе раствора.

Ход работы. Пробирки или стаканы нужно заполнить растворами хлорида натрия с концентрацией 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 и 1,0 г/л. Для приготовления раствора с концентрацией 1 г/л в мерный цилиндр наливают 10 мл раствора хлорида натрия с концентрацией 2 г/л и доливают дистиллированной воды до 50 мл. Аналогично готовят остальные растворы (объёмы раствора хлорида натрия с концентрацией 1 г/л рассчитайте самостоятельно).

В пробирки или стаканы с растворами, начиная с первой, по очереди погрузите электрод датчика электропроводности. Когда показания прибора

136

стабилизируются, запишите их в отчёт или зафиксируйте в компьютере. После каждого измерения извлекайте электрод из раствора, вытирайте фильтровальной бумагой и переносите в следующую пробирку.

В седьмую пробирку или стаканчик налейте пробу и тоже измерьте её электропроводность.

Обработка результатов. По полученным результатам постройте график. Если результаты зафиксированы в компьютере, приблизьте их прямой. Определите тангенс угла наклона этой прямой и отрезок, который она отсекает на оси ординат. Подставив значение электропроводности в полученное уравнение прямой, вы определите концентрацию.

Если вы строите график от руки, то посмотрите по нему, какая точка на оси концентраций соответствует измеренному вами значению электропроводности.

Отчёт. В отчёте приведите график или уравнение зависимости электропроводности от концентрации и значение концентрации в пробе.

Яумею строить график зависимости электропроводности раствора от его

массовой концентрации.

Ямогу определить массовую концентрацию вещества в пробе раствора по

значению электропроводности

137