Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
himia_elementov_bilety_chast_2.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
02.08.2019
Размер:
18.69 Mб
Скачать

Вопрос № 16. Обменные р-ции м-у ионами в р-ре. Условия протекания обменных реакций.

Сильные электролиты в достаточно разбавленных растворах практиче­ски полностью ионзированы. Поэтому уравнения реакций, записанные в молекулярной форме, например KCl + NaNO3  NaCl + KNO3 для реакций в растворах неприменимы, так как они не отражают истинного состояния веществ в растворе (недиссоциированные моле­кулы в растворе отсутствуют) и вследствие этого не дают возможности судить о направлении процесса. В рассмотренной системе в растворе присутствуют ионы K+, Cl-, Na+, NO3-,. Если записать уравнение реакции в ионной форме K+ +Cl- +Na+ +NO3- Na+ + Cl- + K+ + NO3- то становится очевидным, что в данной системе никакого взаимодейст­вия не происходит, так как и справа, и слева в уравнении реакции стоят одни и те же ионы в равных концентрациях.

KCl + AgNO3  AgCl↓ + KNO3

K+ + Cl- + Ag+ + NO3-  AgCl↓ + K+ + NO3- т.е. в результате реакции образуется малорастворимый хлорид серебра и равновесие смещается вправо. Исключив из записи ионы К+ и NО3- присутствующие и в левой, и в правой частях уравнения, получим так называемое сокращенное ионное уравнение реакции:

Cl- + Ag+  AgCl↓

Поскольку реакции между ионами в растворе представляют собой пример химического равновесия, к ним приложим принцип смещения равновесий Ле - Шателье. В соответствии с этим принципом равновесие можно сместить в одну сторону, если какое-либо вещество будет удаляться из сферы реакции по мере ее протекания. Удаление вещества может быть осуществлено следующим путем: 1) образованием малорастворимого осадка; 2) выделением газообразного продукта реакции; 3) образованием малодиссоциированного соединения; 4) образованием прочного комплекса.

Практически важны обменные реакции в растворах с образованием нерастворимых осадков. Осаждение веществ в результате химической реакции является одной из основных операций в качественном и количественном химическом анализе, когда реакцию необходимо довести до конца и обеспечить полноту осаждения.

Твердые вещества характеризуются самой различной растворимо­стью. Наряду кций.ми в р-ре. с хорошо растворимыми веществами существуют малорастворимые и практически в нерастворимые (в воде). Однако абсолютно нерастворимых веществ в природе нет. Любое вещество, хотя бы в ничтожной степени, все же обладает растворимостью.

Вопрос № 17. Диссоциация воды. Константа диссоциации воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель.

Тщательно очищенная от посторонних примесей вода обладает определенной, хотя и незначительной электрической проводимостью, заметно возрастающей с повышением температуры. Так, при 273 К удельная электрическая проводимость воды составляет 1,5 • 10-8 Ом-1 • см-1, при 289 К - 6,2 • 10-8 Ом-1 • см-1.

Наличие электрической проводимости может быть объяснено только тем, что молекулы воды, частично распадаются на ионы, Н2О является слабым электролитом. Процесс диссоциации воды может быть записан: Н2О + Н2О  Н3О++ ОН-

Этот процесс называется самоионизацией или автопротолизом.

Реакцию воды часто записывают в более простом виде: Н2О  Н++ ОН-

Константа диссоциации воды может быть вычислена по уравнению: Кд = αН+ αОН-/ αН2О

Учитывая, что при комнатной температуре на ионы распадается лишь одна из примерно 108 молекул воды, активности ионов в уравнении могут быть заменены их концентрациями, а концентрацию нераспавшихся молекул воды можно считать равной общей концентрации молекул воды. Концентрацию молекул можно рассчитать, разделив массу 1 л воды на массу ее моля: 1000/18 =55,5 моль/л. Считая эту величину постоянной, можно уравнение записать в виде: [Н+][ОН-] = Кд 55.5 = Кв где, Кв —ионное произведение воды . Так как в соответствии с уравнением диссоциации концентрации ионов Н+ и ОН- в воде одинаковы, их можно определить, зная ионное произведение воды. При 295 К ионное произведение воды равно 10-14 . Отсюда +] = [ОН-] = Кв = 10-7 моль/л

Диссоциация воды - процесс эндотермический, поэтому константа Кв сильно зависит от температуры.

При расчетах, связанных с водными растворами электролитов, используют не концентрации, а активности ионов: Кв = αН+ αОН-

Как всякая константа равновесия, константа К, не зависит от активностей ионов Н+ и ОН- в растворе. Так, если в воду добавить кислоты, активность ионов Н+ резко возрастет. Тогда за счет подавления диссоциации воды равновесие этого процесса сместится влево и активность ионов ОН- в растворе уменьшится, но ионное произведение воды останется неизменным.

Таким образом, в водных растворах активность ионов Н+ и ОН- при постоянной температуре связаны между собой. Достаточно указать активность одного из них, чтобы определить активность другого, -. пользуясь выражением Кв = αН+ αОН-. '

В соответствии с теорией электролитической диссоциации ионы Н+ являются носителями кислотных свойств, а ионы ОН- — носителями основных свойств. Поэтому раствор будет нейтральным, когда Кв = αН+ = αОН-; кислым, когда αН+ > αОН- и щелочным, когда αН+ < αОН-

Для хар-ки кислотности (щелочности) среды введен специальный параметр — водородный показатель, или рН. Водородным показателем, или рН, называется взятый с обратным знаком десятичный логарифм активности ионов водорода в растворе: pH = -lg αН+

Водородный показатель определяет характер реакции раствора.

Например, при 295 К она нейтральна при рН = 7 ( αН+ = 10-7 моль/л). При рН < 7 ( αН+ > 10-7 моль/л) реакция раствора кислая, при рН > 7( αН+ < 10-7- моль/л). — щелочная. Значение рН 7 соответствует нейтральному раствору только при 295 К (22°С). С изменением температуры меняются Кв и концентрация ионов Н+ в нейтральном растворе. Так, при 353 К Кв = 25,1 • 10-14 и в нейтральном растворе активность ионов водорода будет αН+ = 5*10-7 моль/л и рН 6,3.

По уравнению Кв = αН+ αОН- можно по известным значениям активное

ионов Н+ рассчитать активность ионов ОН: αОН- = Кв /αН+.

По аналогии рН введен показатель рОН: pОH = -lg αОН- и показатель рКв, равный

pКв = -lg КврКв = рН + рОН

Величина рН может служить критерием силы кислоты или основания. В ряду кислот более сильной будет та, у которой при одинаковой молярной концентрации активность ионов Н+ выше (рН ниже). Для оснований подобная зависимость имеет обратный характер.

Водородный показатель играет важную роль в жизнедеятельности организма, так в норме рН сыворотки крови равен 7,40 ± 0,05, слез - 7,4 ± 0,1, слюны - 6,35 - 6,85, желудочного сока - 0,9 - 1,1... Отклонение рН от нормальных значений приводит к расстройству деятельности организма. Существенно влияние на урожайность оказывает рН почвы, на экологию водоема - рН воды.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]