2.11. Вопросы для самоконтроля

1. Каков механизм электролитической диссоциации? Как зависит этот процесс от характера связей в молекуле и диэлектрической проницаемости растворителя?

2. Дайте определение кислоты, гидроксида и соли с точки зрения электролитической диссоциации.

3. Чем отличаются сильные и слабые электролиты?

4. Что такое константа диссоциации электролита и о чем можно судить по ее величине?

5. Какова зависимость между степенью диссоциации, константой диссоциации и концентрацией раствора слабого бинарного электролита?

6. Что называется активностью и коэффициентом активности сильного электролита?

7. Как влияет на равновесие электролитической диссоциации введение в раствор электролита одноименного иона?

8. В чем особенности ионных равновесий в растворах амфотерных электролитов?

9. Что такое «произведение растворимости»? Как оно связано с растворимостью?

10. Что такое ионное произведение воды и водородный показатель?

11. В каком случае имеет место гидролиз солей?

Литература

1. Глинка Н.Л. Общая химия. - М; Интегралл-Пресс, 2002, гл. 8, § 8.1 ^…8.12.

2. Коровин Н.В. Общая химия. - М; Высш. шк., 2002, гл. 8, §8.4 ^… 8.6.

2.12. Примеры решения задач

Пример 1.Степень диссоциации уксусной кислоты в 0,1 М растворе равна 1,32^.10^-2. Рассчитать константу диссоциации уксусной кислоты.

Решение.Подставим данные задачи в уравнение закона разведения (2.1) :

К_д=.

Расчет по приближенной формуле (2.2) приводит к близкому результату: К_д= α²C= (1,32^.10^-2)^{2 .}0,1 = 1,74^.10^-5.

Пример 2. Рассчитать молярную концентрацию раствора хлорида кальция, если известно, что степень диссоциации его в таком растворе равна 72%, а концентрация ионов хлора равна [Cl^-] = 0,5 моль/л.

Решение.Хлорид кальция – соль, сильный электролит, к которому не применим закон разведения. Хлорид кальция диссоциирует по уравнению

CaCl₂ = Ca⁺ + 2Cl^-.

По уравнению диссоциации видно, что из одного моля хлорида кальция при диссоциации образуется два моля ионов хлора, следовательно, 0,5 молей Cl^-образовалось при диссоциации 0,25 молейCaCl₂, что составляет 72% от всего присутствующего в растворе количества хлористого кальция. Следовательно, концентрация раствора хлорида кальция равна:

[CaCl₂] = = 0,347 моль/л.

Пример 3.Произведение растворимости карбоната серебра Ag₂CO₃при 25^ОС равно 6,1510^-12. Рассчитать растворимость этого вещества и концентрации ионов [Ag⁺] и [СО₃^2-] в насыщенном растворе.

Решение. Ag₂CO₃диссоциирует по уравнению

Ag₂CO₃  2Ag⁺ + CO₃^2-.

При диссоциации Ag₂CO₃ионов Ag⁺получается вдвое больше, чем ионов СО₃^2-, а концентрация ионов СО₃² равна концентрации молекул Ag₂CO₃в насыщенном растворе. Выразим концентрации ионов серебра и карбоната через концентрацию соли Ag₂CO₃ в ее насыщенном растворе или, что то же самое, через растворимость соли (S), выраженную в моль/л:

[CO₃^2- ] = [Ag₂CO₃] = С_{р( Ag2CO3)}; [Ag⁺] = 2[Ag₂CO₃] = 2С_{р( Ag2CO3);}

ПР_Ag2CO3  [Ag⁺]^{2 .} [CO₃^2- ] = ⁽2С_р)² С_р4С_р ³.

Отсюда

С_р(Ag2CO3)  моль/л.

[CO₃^2- ] = С_р(Ag2CO3) = 1,15  10^-4 моль/л.

[Ag⁺] = 2С_р(Ag2CO3) = 2  1,15  10^-4  2,3  10^-4 моль/л.

Пример 4.Произведение растворимости сульфата кальция при 25^ОС равно 6,110^-5. Определить, образуется ли осадок CaSO₄при смешении равных объемов 0,1М раствора хлорида кальция и 0,01М раствора сульфата натрия?

Решение. Запишем уравнение реакции, протекающей при смешении указанных растворов:

CaCl₂ + Na₂SO₄ = CaSO₄↓+ 2NaCl,

Ca²⁺ + 2Cl^- + 2Na⁺ + SO₄^2- = CaSO₄↓+ 2Na⁺ + 2Cl^-,

Ca²⁺ + SO₄^2- = CaSO₄↓.

Произведение растворимости - характеристика насыщенного раствора малорастворимого электролита. Если произведение концентраций ионов [Са²⁺] и [SO₄^2-] после сливания растворов, содержащих эти ионы, будет больше, чем ПР_CaSO4, то раствор станет перенасыщенным и осадок выпадет. Если произведение концентраций ионов [Са²⁺] и [SO₄^2-] в растворе меньше, чем ПР_СaSO4, то раствор будет ненасыщенным и осадок не выпадет. При смешении равных объемов растворов объем смеси вдвое больше исходного, а концентрация каждого из растворенных веществ уменьшается вдвое, т.е. [CaCl₂]0,05 моль/л, а [Na₂SO₄]0,005 моль/л. Концентрации ионов Са²⁺и SO₄^2-соответственно равны: [Ca²⁺]0,05 моль/л, [SO₄^2-]0,005 моль/л. Произведение концентраций ионов [Са²⁺] и [SO₄^2-]

ПК_CaSO4 [Ca²⁺]^.[SO₄^2-] = 510^{-2 }510^-32,510^-4, что больше ПР_CaSO4: 2,510^{-4 } 6,110^-5, поэтому в рассматриваемом случае осадок СаSO₄ образуется.

Пример 5. Рассчитать, сколько граммов хлорида серебраAgClсодержится в 5 литрах насыщенного раствора.

Решение. Находим в табл. 4, прил.2.16 величину ПР_AgCl= 1,6^.10^-10.AgClдиссоциирует по уравнению

AgCl  Ag⁺ + Cl^-.

Выразим концентрации катионов серебра и анионов хлора через концентрацию соли AgCl в ее насыщенном растворе или, что то же самое, через растворимость соли (S), выраженную в моль/л:

[Ag⁺ ] = [AgCl] = С_р(AgCl); [Cl^-] = [AgCl] = С_р(AgCl);

ПР_AgCl  [Ag⁺] ^. [Cl^- ] = С_р².

Отсюда:

С_р(AgCl) моль/л.

Рассчитаем молярную массу хлорида серебра:

M_AgCl = 109 + 35,5 = 144,5 г/моль.

В 1 литре насыщенного раствора хлорида серебра содержится:

144,5 ^. 1,265 ^.10^-5 = 182,79^.10^-5 = 0,0018279 г,

Соответственно в 5 литрах:

0,0018279 г ^.5 = 0,00914 г AgCl.

Пример 6. Написать уравнения гидролизаFeCl₃в молекулярной и ионной формах. Указать характер среды.

Решение.FeCl₃- соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой. Ионами, обусловливающими гидролиз, являются ионыFe^3+, связывающие ионы ОН^-, гидролиз идет по катиону в три стадииcобразованием основных солей железа (III):

FeCl₃  Fe³⁺ + 3Cl^-

H₂O  OH^- + H⁺



1)FeCl₃+H₂OFeOHCl₂+HCl- молекулярное уравнение,

Fe³⁺ + 3Cl^- +H₂OFeOH⁺+ 2Сl^-+H⁺ + Сl^- - ионное уравнение,

Fe³⁺ +H₂OFeOH⁺+H⁺ - сокращенное ионное уравнение;

2)FeOHCl₂+H₂OFe(OH)₂Cl+HCl- молекулярное уравнение,

FeOH²⁺+2Cl^- +H₂OFe(OH)₂⁺+ Сl^-+H⁺ + Сl^- - ионное уравнение,

FeOH²⁺+H₂OFe(OH)₂⁺+H⁺ - сокращенное ионное уравнение;

3)Fe(OH)₂Cl+H₂OFe(OH)₃+HCl- молекулярное уравнение,

Fe(OH)₂⁺+Cl^- +H₂OFe(OH)₃+H⁺ + Сl^- - ионное уравнение,

Fe(OH)₂⁺+H₂OFe(OH)₃+H⁺ - сокращенное ионное уравнение;

Поскольку в результате гидролиза в растворе образуется избыток катионов водорода H⁺ , то среда будет кислой, рН < 7.

Пример 7. Рассчитайте концентрацию ионов Н⁺и ОН^-в растворе с рН12,4. Определите характер среды.

Решение.По величине рН определяем концентрацию ионов водорода в растворе.

рН  -lg[H⁺],

lg[H⁺]-12,4.

Следовательно [H⁺] =10^-12,4= 10^{0,6 .} 10^-13 = 3, 98^. 10^-13 моль/л.

Исходя из ионного произведения воды К_Н2О = [H⁺] [OH^-] = 10^-14 находим [OH^-] = ^{= 2,5. 10-2 = 0,025 моль/л,}

так как [ОН^-] > [H⁺], то раствор имеет щелочной характер (рН > 7).