Задача 190.

Определите концентрацию ионов в 0,6 н. растворе соли FeCl₃ (α=1). Запишите уравнение диссоциации и определите количество ионов Fe³⁺ в 1 мл раствора.

Решение:

V (FeCl₃) = 1 мл

α=1

С_n (FeCl₃) = 0,6 н.

С_Fe³⁺ - ?

C_Cl^- - ?

N_Fe³⁺ - ?

FeCl₃ = Fe³⁺ + 3 Cl⁻

Для нахождения концентрации ионов используем следующее выражение:

С_± = С_М×α×n, где n – число ионов, на которые распадается одна молекула.

α = 1, т.к. FeCl₃ – сильный электролит (соль хорошо растворима в воде)

Молярная концентрация связана с молярной концентрацией эквивалента следующим выражением:

С_M = С_n×M_Э/M,

где M_Э – молярная масса эквивалента.

M_Э (FeCl₃) = M (FeCl₃)/z = 162,5 / 3 = 54,2 (г/моль),

где z –фактор эквивалентности.

С_М (FeCl₃) = 0,6×54,2/162,5 = 0,2 М.

Теперь можем найти концентрации Fe³⁺ и Cl⁻:

С_Fe³⁺ = 0,2×1×1 = 0,2 (моль/л)

C_Cl^- = 0,2×1×3 = 0,6 (моль/л).

Количество ионов каждого вида определяется исходя из закона Авогадро, согласно которому 1 моль любого вещества содержит одинаковое количество структурных элементов (атомов, молекул, ионов и т.д.), равное числу Авогадро – 6,02·10²³. Но сначала необходимо найти, сколько молей ионов Fe³⁺ содержится в 1 мл.

С = n/V

n = C×V

n = 0,2×0,001 = 0,0002 (моль)

N_Fe³⁺ = 0,0002×6,02·10²³ = 1,2·10²⁰ ионов

Ответ: С_Fe³⁺ = 0,2 моль/л; C_Cl^- = 0,6 моль/л; N_Fe³⁺ = 1,2·10²⁰ ионов.

Задача 211.

Определите, сколько граммов NaOH содержится в 1 л раствора, рН которого равен 10. Диссоциацию основания считать полной.

Решение:

рН = 10

V = 1 л

m (NaOH) - ?

NaOH = Na⁺ + OH⁻

pOH = - lg C_OH⁻

pOH = 14 – pH

C_OH⁻ = 10^{14 – pH}

C_OH⁻ = 10^-4 (моль/л)

С = n = 10^-4 (моль/л)

Из уравнения диссоциации видно, что из 1 моль NaOH получается 1 моль OH⁻. Следовательно, n (NaOH) = n (OH⁻) = 10^-4

m (NaOH) = n (NaOH)×M (NaOH)

m (NaOH) = 0,0001×40 = 0,004 (г)

Ответ: 0,004 г

Задача 236.

В молекулярной и краткой ионной формах запишите уравнения получения и гидролиза соли K₂SO₃ и рассчитайте рН ее 0,02 н. раствора, учитывая только первую степень гидролиза.

Решение:

C_n (K₂SO₃) = 0,02 н.

рН - ?

Реакция образования сульфита калия – взаимодействие сернистой кислоты со щелочью:

H₂SO₃ + KOH = K₂SO₃ + H₂O

H⁺ + OH⁻ = H₂O

Гидролиз будет протекать по аниону:

K₂SO₃ + 2 H₂O = Н₂SO₃ + 2 КOH

1 ступень: SO₃²⁻ + HOH = НSO₃⁻ + OH⁻

2 ступень: НSO₃⁻ + НОН = SO₃²⁻ + OH⁻

Расчет рН:

Гидролиз идет по первой ступени.

K₂SO₃ + H₂O = КНSO₃ + КOH

рН = - lg C_H⁺

C_H⁺ = C_M·h_гидр

h_гидр = (К_гидр/ С_М)^0,5

К_гидр = К_воды/ К_кисл

К (HSO₃⁻) = 1,6·10^-2 (из справочных данных)

К_воды = 10^-14

С_М (K₂SO₃) = С_n (K₂SO₃)/2

С_М (K₂SO₃) = 0,02/ 2 = 0,01 (моль/л)

К_гидр = 10^-14/ 1,6·10^-2 = 6,25·10^-13

h_гидр = (6,25·10^-13/0,01)^0,5 = 7,9·10^-6

рН = - lg (7,9·10^-6·0,01) = 7,1

Ответ: 7,1

Задача 251.

На основании электронно-ионных схем составьте полные молекулярные уравнения окислительно-восстановительных реакций, установив восстановитель, окислитель и процессы окисления и восстановления.

Cu₂S + HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + S + NO

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂O = MnO₂ + Na₂SO₄

Решение:

1. Cu₂S + HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + S + NO

2 Cu⁺¹ – 2 e = Cu+² 3 - восстановитель (процесс окисления)

N⁺⁵ + 3 e = N⁺² 2 – окислитель (процесс восстановления)

3. Cu₂S + 16 HNO₃ = 6 Cu(NO₃)₂ + 3 S + 4 NO + 8 H₂O

2. KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂O = MnO₂ + Na₂SO₄

S⁺⁴ – 2 e = S⁺⁶ 3 – восстановитель (процесс окисления)

Mn⁺⁷ + 3 e = Mn⁺⁴ 2 – окислитель (процесс восстановления)

2 KMnO₄ + 3 Na₂SO₃ + H₂O = 2 MnO₂ + 3 Na₂SO₄ + 2 KOH