Зпдачи и упражнения по химии

0,5Z 2

У

lg f

I /(1

I ) , если I

> 0,01 моль л-1.

8.2. Произведение растворимости

Т

Н

Равновесие в насыщенном растворе сильного малорастворимого

электролита устанавливается между твердой солью (осадок) и пе-

решедшими в раствор ионами:

Б

Са3(РО4)2

3Са2+ + 2РО43-.

й

Поскольку в растворах сильных электролитов состояние ионов

определяется их активностями, то тогда

и

]2

[a

2

]3

[a

PO4

3

р

K

Ca

.

[aCa

3

(PO

4

)

2

]

о

Так как aCa3 (PO4 )2

const

, обозначая

m – числопроизведениеанионов,

ПР

, моль(n+m) л-(n+m),

K

a

Ca

(PO

)

(PO

)

3

4

2

3

4

2

где ПР –

трастворимости;

n – число катионов;

олучим

]3

3 ]2 ПР

п

[a

2

[a

.

з

PO

Ca (PO )

2

е

Ca

3

4

Произведение активностей ионов в степенях их стехиометриче-

ских коэффициентов малорастворимого электролита, содержащихся

Р

в его насыщенном растворе (произведение растворимости), есть ве-

личина постоянная при данной температуре (табл. П5).

51

Если электролит малорастворим, то ионная сила его насыщенно-

го раствора близка к нулю,

f 1,

тогда

a [C B ]

и ПРCa3 (PO4 )2 [Ca2 ]3[PO43 ]2 ,

8.3. Ионное произведение воды. Водородный показатель

У

Вода, являясь слабым электролитом, в незначительной степени

диссоциирует:

Н2О Н+ + ОН;

Н

K

[H

][OH ]

1,8 10

16 (T 250 C) ,

Т

[H2O]

принимая концентрацию недиссоциированых молекул воды посто-

янной (55,55 моль/л),

получаем [H ] [OH ] = К∙[Н2О],

и обозна-

чая К·[Н2О] =

K , получим [H

] [OH

]

= K , где K

– ионное

B

и

B

БB

произведение воды.

раствора

-7

-2

[H

] [OH

] = 10

моль/л;

KB

= 10

-14й2

( при 25 С).

, моль л

о

можно выразить с помо-

Кислотность или щелочность

т

щью водородного показателя:

рН = - lg CH ; рОН = -lg COH ; рН + рОН = 14, тогда

рН = 7 C

з

моль/л – нейтральный раствор;

рН < 7 C

H

> 10-7

моль/л – кислый раствор;

о

и-7

H

рН > 7 CH

< 10

моль/л – щелочной раствор.

п

Задачи

е

8.1. Произведение растворимости сульфида цинка равно 1,0 10-23.

Р52

8.5. Вычислить ионную силу раствора сульфата калия, молярная

концентрация которого равна 0,02 моль/л.

Т

8.6. Вычислить рН раствора, если концентрация ионов

ОН

(моль/л) равна: 2,5 10-5; 1,0 10-7; 5,0 10-3.

Н

У

степень

жащем 0,925хлоридаг

кальция в 500 г воды.

хлорида натрия.

диссоциации и рН раствора азотистой

8.12. Вычислить

з

кислоты в 0,5М растворе.

8.13. Рассчитать активность ионов Ca2+ и Cl в растворе, содер-

п

8.14. Определить степень диссоциации и концентрацию ионов

ОН в 0,1М растворе гидроксида аммония.

е

8.15.оКажущаяся степень диссоциации 0,12М раствора нитрата

Р

серебра равна 0,6. Вычислить активность ионов Ag+ и NO .

53

3

8.17. Вычислить концентрацию ионов Н+ и ОН в растворе, рН

которого равен: 8,0; 4,5; 2,1.

8.18. Определить рН в 0,1М растворе циановодородной кислоты,

если к 1 л раствора кислоты добавили 0,1 моль цианида натрия, ка-

жущаяся степень диссоциации которого равна 0,85.

У

8.19. Рассчитать рН раствора, содержащего в 1 л 0,02 моль хло-

роводородной кислоты и 0,12 моль хлорида калия.

Т

8.20. Определить, во сколько раз уменьшится концентрация ио-

нов водорода, если к 1000 см3 0,005М раствора уксусной кислоты

добавить 0,05 моль ацетата натрия.

8.21. Определить, образуется ли осадок сульфида кадмия, если к

1 л 0,1М раствора нитрата кадмия прибавить такой же объем 0,01М

сульфида натрия. Кажущаяся степень диссоциации нитрата кадмия

равна 0,75; сульфида натрия – 0,87.

SO42 , Cl в 1Нл раствора,

8.22. Вычислить активность ионов Mg+2,

содержащем 0,05 моль хлорида магнияи 0,01мольсульфата магния.

8.25. Рассчитать рН раствора,

активностьодном литре0,01 моль

8.23. Вычислить концентрацию ионов

H

Б

2

в

, HCO3

и

CO3

0,02М растворе угольной кислоты.

содержащего

8.24. Вычислить ионную силу и

йионов в растворе, со-

держащем 0,01 моль/л нитрата кадмия 0,01 моль/л хлорида кадмия.

моль

активности

азотистой кислоты и 0,02

нитрата калия.

8.26. Во сколько раз растворимость хлорида серебра в 0,01М рас-

творе хлорида натрия меньше, чем в воде? Расчет произвести с уче-

том коэффициентов

.

диссоциации

п

равна 1,32 10-2. При какой концентрации азотистой кислоты ее сте-

пень

будет такой же?

е

8.29. Смешаны 0,2 л 0,01М раствора хлорида кальция и 0,5 л

0,02М раствора карбоната натрия. Определить, образуется ли осадок.

Р54

считать равными единице.

8.32. Определить значение коэффициента активности иона водо-

рода в 0,005М растворе серной кислоты, содержащем, кроме того,

0,005 моль хлороводородной кислоты.

У

8.33. Определить концентрацию ионов H ,

HSe

Т

и Se в 0,05М

растворе селеноводородной кислоты.

8.34. Определить, образуется ли осадок сульфата кальция, если к

Н

0,1 л 0,01М раствора нитрата кальция прибавить 0,4 л 0,001М рас-

твора серной кислоты.

Кажущаяся степень диссоциации нитрата

кальция и серной кислоты равна 0,95.

Б

9. ИОННО-МОЛЕКУЛЯРНЫЕ УРАВНЕНИЯ.

й

ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

катионы

При растворении в воде или других полярных растворителях мо-

лекулы электролитов подвергаются электролитической диссоциации,

р

т.е. в большей или меньшей степени распадаются на положительно и

отрицательно заряженные ионы (

и анионы). Электролиты,

Сильныераствореи слабые электролиты

Таблица 9.1

диссоциирующие в

полностью, называются сильными, а не

полностью – слабыми.

т

и

Слабые электролиты

Сильные электролиты

LiOH,ОснованияNaOH, KOH, RbOH,

NH4OH, Mg(OH)2, Be(OH)2, Zn(OH)2,

1. Кислоты

1. Кислоты

HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4,

HCN, HNO2, H2SO3, H2CO3, H3PO4,

HClO4 здр.

H2S, CH3COOH, HCOOH и др.

2.

2. Основания

е

CsOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2,

Fe(OH)2, Fe(OH)3, Al(OH)3, Ni(OH)2

Р

пBa(OH)2, LiOH

и др.

55

3. Соли

3. Вода

Все соли кроме: CdCl2, HgCl2,

H2O

Fe(CNS)3, Pb(CH3COO)2

HCl = H+ + Cl-;

H2S H+ + HS-;

Ca(OH)2 = Ca2+ + 2OH-;

HS- H+ + S2-;

Al2(SO4)3 = 2Al+3 + 3 SO42-;

Pb(OH)2

PbOH+ + OH-;

Ba(HCO3)2 = Ba+2 + 2HCO3-;

PbOH Pb2+ + OH-;.

ZnOHNO3 = ZnOH+ + NO3-.

К1 = 6·10-8.

I – ступень

У

II – ступень

К2 = 1·10-14.

I – ступень

К1 = 9,6·10-4.

II – ступень

К2 = 3·10-8.

Диссоциация слабых электролитов протекает в основном по I

ступени.

В обменных реакциях, протекающих в растворах электролитов,

Т

наряду с недиссоциированными молекулами слабых электролитов,

осадками и газами участвуют находящиеся в растворе ионы. По-

этому механизм протекания реакций в растворе наиболееНполно вы-

ражается при замене молекулярных уравнений ионно-молекуляр-

ными. В таких уравнениях слабые

,

Бмалорастворимые

соединения и газы записываются в молекулярной форме, а сильные

электролиты – в виде ионов:

й

HClO4 + NaOH = NaClO4 + H2O.

+

-

+ Na

+

-

+

-

H + ClO4

+ OH = Na

+ ClOэлектролиты4 + H2O.

H+ + OH- = H2O.

CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl.р

Ca2+ + CO32- = CaCO3↓.

о

Zn(OH)2 + 2HNO3 = Zn(NO3)2

+ 2H2O.

+

2+

Zn(OH)2 + 2H = 2Hт2O + Zn .

NaOH + H2CO3 = NaHCO3 + H2O.

Na+ + OH- + H2CO3

= Na+

+ HCO3- + H2O.

и

OH- + H2CO3 = HCO3- + H2O.

з

Fe(OH)2 + HCl = FeOHCl + H2O.

Fe(OH)2 + H+ = FeOH+

+ H2O.

о

+ H2O + CO2↑.

CaCO3

+ 2HCl = CaCl2

CaCO3

+ 2H+ = Ca2+

+ H2O + CO2↑.

п

е

Р56

В тех случаях, когда осадки или слабые электролиты имеются

как среди исходных веществ, так и среди продуктов реакции, рав-

новесие смещается в сторону образования менее диссоциирующих

веществ:

У

CH3COOH + ОН- <=> CH3COO- + Н2О.

Т

К=1,8·10-5

К=1,8·10-16

Таким образом, реакции нейтрализации, в которых участвуют

слабые кислоты или основания, – обратимы, т.е. могут протекать

как в прямом, так и обратном направлениях. Это значит, что при

растворении в воде соли, в состав которой входит анион слабой ки-

слоты или катион слабого основания, протекает процесс гидролиза.

Гидролизом называется обменное взаимодействие ионовНсоли с во-

й

дой, сопровождающееся изменением рН-среды.

Правило написания молекулярного

ионноБ-молекулярного урав-

нений гидролиза соли

и

Cr2(SO4)3 + H2O :

1. Под формулой

соли

написать формулы основания и кислоты,

которыми образована соль:

т

рCr2(SO4)3;

ф

солисилу:

Cr(OH)3

+ H2SO4.

з

основания и кислоты:

2. Определить

Cr(OH)3 – слабое основание, H2SO4 – сильная кислота.

ормуле

3. Подчеркнуть общий ион в формуле слабого электролита и в

е

Cr2(SO4)3;

Cr(OH)3

+ H2SO4

Р

слаб.

сильн.

57

п4. Написать сокращенное ионно-молекулярное уравнение гидро-

лиза с участием одногоподчеркнутогоиона и одной молекулы воды:

Cr3+

+ H+

OH-

CrOH2+ + H+,

pH < 7, среда кислая.

Cr3+ + H+OH-

CrOH2+

+

H+

У

SO42-

SO42-

Cr2(SO4)3 + 2H2O 2CrOHSO4 + H2SO4.

Н

Количественно протекание гидролиза определяется степенью

гидролиза h, представляющей собой отношение числа гидролизо-

ванных молекул Сгидр к общему числу молекул соли, введенныхТв

раствор, СВ:

Б

Cгидр.

h

или h

K

г

,

СВ

CB

где Kг – константа гидролиза.

и

й

оr

0

0

KB

r H

(298K ) T r S

(298K )

K

K .

;

K

10

;

г

г

р

тK 10

G0 (298K )

з

2,303RT

,

r Hконстанта(298K); rS

г

(298K); rG (298K) – соответственно из-

где КВ – ионное произведениедис

воды (10-14);

п

диссоциации, участвующего в образовании со-

Кдис –

ли слабого электролита по последней ступени диссоциации;

менения

0

0

0

энтальпии, энтропии и энергии Гиббса реакции гидролиза.

Р58

степень

и рН

гидролиза

определяют по данным

Константу,