Равновесные явления в растворах электролитов

1. Рассчитать для LiF: а) энергию кристаллической решетки по модели Борна (константа Маделунга равна 1,748, константу n принять равной 5,50); б) энергию гидратации по Борну ионов Li и F при 25^оС (диэлектрическую проницаемость воды принять равной 78,25); в) теплоту гидратации ионов Li и F по уравнению Борна – Бьеррума при 25^оС, если = – 0,356 К^–1 .

Ион	Li+	Na+	K+	Rb+	F–
Радиус иона, Ǻ	0,60	0,97	1,33	1,48	1,36

(G_p = 1014 кДж/моль; – G_s = 1143 и 504 кДж/моль соответственно;

– Н_s = 1164 и 513 кДж/моль )

2. Ионное произведение воды при 25^оС равно 1,00810^–14 . Найдите степень диссоциации воды. Сколько продиссоциировало молекул в 1 мл воды? ( = 1,8110^–9 ; N = 6,05610¹³ молекул)

3. Вычислите степень диссоциации и рН 1,610^–4 М СН₃СООН при 298 К, если К_д (СН₃СООН) = 1,7510^–5 . ( = 0,28; рН = 4,34)

4. Константа диссоциации NH₄OH при 298 К равна 1,7710^–5 . Вычислите для 0,1 М раствора NH₄OH концентрацию ионов ОН^– , Н⁺ и рН. (ОН^– = 1,3310^–3 моль/л; Н⁺ = 0,7610^–11 моль/л; рН = 11,12)

5. Вычислите константу диссоциации NH₄OH, если при данной температуре 0,1 н раствор имеет рН = 11,27. Ионное произведение воды при этой температуре К_W = 0,7110^–14 . (К_д = 1,76610^–5 )

6. Вычислите концентрацию ионов ОН^– и рН в 0,1 М растворе NH₄OH, содержащем 1 моль/л NH₄Cl (Т = 298 К). Соль NH₄Cl полностью диссоциирована, К_д (NH₄OH) = 1,7710^–5 . (ОН^– = 1,7710^–6 моль/л; рН = 8,24)

7. Рассчитайте концентрацию ионов водорода в растворе, содержащем в 1 л 0,1 моль уксусной и 0,1 моль хлоруксусной кислоты при 298 К. К_д (СН₃СООН) = 1,75410^–5 , К_д (СН₂ClСООН) = 1,3610^–3 . (Н⁺ = 1,17410^–2 моль/л)

8. Термодинамические константы диссоциации изомасляной и капроновой кислот в водном растворе при 25^оС равны 1,4110^–5 и 1,3910^–5 соответственно. Вычислите степени диссоциации кислот в 0,01 М растворах и в растворе смеси кислот, имеющих ту же концентрацию. (_{изомасл} = 3,68510^–2 и _капр = 3,6610^–2; _{изомасл} = и _капр = )

9. Отношение концентрации ионов водорода в водном растворе бензойной кислоты к константе диссоциации этой кислоты равно 99. Найдите степень диссоциации кислоты в растворе. ( = 0,01)

10. Рассчитайте рН: 1) 10^–8 М раствора HBr в воде; 2) 10^–8 М раствора NaOH в воде при 25^оС. При расчете учтите диссоциацию воды на ионы. (1) рН = 6,98; 2) рН = 7,02)

11-1. Вычислить ионную силу водного раствора, содержащего 10 ммоль/л CaCl₂ и 100 ммоль/л Na₂SO₄ . (I = 0,33 моль/л)

11-2. Вычислить ионную силу водного раствора, содержащего 0,001 моль/л H₂SO₄ и 0,002 моль/л MgSO₄ . (I = 0,011 моль/л)

11-3. Чему равна ионная сила водного раствора, содержащего 20 ммоль/л сульфата алюмокалия? (I = 0,18 моль/л)

12. Ионная сила водного раствора KCl равна 0,20. Какова его молярная концентрация? Какова концентрация раствора BaCl₂ той же ионной силы? (с_KCl = 0,20 моль/л; = 0,067 моль/л)

13. Рассчитайте моляльность раствора Al(NO₃)₃ , имеющего ионную силу 0,3 моль/кг. (m = 0,05 моль/кг)

14. Чему равна моляльность раствора Na₃PO₄ , имеющего такую же ионную силу, как 0,36 моль/кг раствор KCl ? (m = 0,06 моль/кг)

15. Выведите выражения для активности NaCl, CaCl₂ , CuSO₄ и LaCl₃ через их моляльности m и средние ионные коэффициенты активности _ .

16. Определить среднюю и общую активность ZnSO₄ в 0,1 М растворе и La(NO₃)₃ в 0,01 М растворе, если среднеионные коэффициенты активности равны 0,148 и 0,570 соответственно. (ZnSO₄ а_ = 1,4810^–2 , а = 2,1910^–4 ; La(NO₃)₃ а_ = 1,310^–2 , а = 2,85610^–8 )

17. Вычислите общую активность 1 m растворов HCl, Na₂SO₄ , Pb(NO₃)₂ , воспользовавшись справочными данными. (а = 0,654; 0,0325; 0,00532)

18. Воспользовавшись справочными данными, для 0,1 m раствора Cr₂(SO₄)₃ вычислите среднеионную моляльность, среднеионную активность, общую активность электролита и активности отдельных ионов. (m_ = 0,255; а_ = 1,16810^–2 ; а = 2,17410^–10 ; а₊ = 0,9210^–2 ; а_– = 1,37410^–2 )

19. Вычислите по уравнению Дебая и Гюккеля средний коэффициент активности ионов соли BaCl₂ при 298 К, если I = 210^–9 . (_ = 0,999895)

20. Рассчитайте среднеионные коэффициенты активности 0,001 М и 0,01 М растворов NaCl при 25^оС по первому приближению теории Дебая и Гюккеля и сравните вычисленные величины с опытными. (_ (0,001) = 0,963; _ (0,01) = 0,889)

21. Рассчитайте среднеионный коэффициент активности 0,01 m CaCl₂ при 25^оС по первому и второму приближению теории Дебая и Гюккеля и сравните вычисленные величины с опытной. (_ (1) = 0,665; _ (2) = 0,706)

22. Вычислите произведение растворимости Са(ОН)₂ при 298 К, если растворимость этого основания при данной Т составляет 0,155 г/100 г воды. Для расчета среднеионного коэффициента активности используйте предельный закон Дебая – Гюккеля. (ПР = 6,2810^–6 (моль/кг)³ )

23. Определите растворимость бромида серебра в чистой воде и в 0,001 m KBr при 25^оС, воспользовавшись предельным законом Дебая и Гюккеля. ПР_AgBr = 4,810^–13 . (S = 6,9310^–7 и 5,16510^–10 моль/л)

24. Определите растворимость хлорида серебра в чистой воде и в 0,01 m HNO₃ при 25^оС, воспользовавшись предельным законом Дебая и Гюккеля. ПР_AgСl = 1,7310^–10 . (S = 1,31510^–5 и 1,4810^–5 моль/л)

25. Растворимость Ba(JO₃)₂ при 25^оС равна 810^–4 моль/л. Определите растворимость этой соли: 1) в 0,1 М растворе KNO₃ ; 2) в 0,03 М растворе Ba(NO₃)₂ . Зависимость коэффициентов активности ионов от ионной силы раствора приведена в таблице. ( 1) S = 1,38710^–3 моль/л; 2) S = 2,9810^–4 моль/л)

Коэффициенты активности ионов (опытные величины)

Ионы	Коэффициенты активности ионов при ионной силе растворов I
	0,001	0,005	0,01	0,02	0,05	0,10
Однозарядные	0,98	0,95	0,92	0,89	0,85	0,80
Двухзарядные	0,77	0,65	0,58	0,50	0,40	0,30
Трехзарядные	0,73	0,55	0,47	0,37	0,28	0,21

26. Растворимость цианида и бромида серебра в воде при 25^оС равна 1,41410^–6 моль/л и 6,92810^–7 моль/л соответственно. Найдите концентрацию ионов серебра, цианида и брома в водном растворе, насыщенном обеими солями. (Ag⁺ = 1,57510^–6 моль/л; CN^– = 1,2710^–6 моль/л; (Br^– = 0,30510^–6 моль/л)

27. Теплота нейтрализации уксусной кислоты 0,005 н раствором NaOH при 18^оС равна – 56105,8 Дж/моль, а для кислоты HCl она составляет – 57571,25 Дж/моль. Чему равна теплота реакции

CH₃COONa + HCl = NaCl + CH₃COOH ?

(Н = – 1465,45 Дж/моль)

28. Для реакции

HNO₃ + NH_{3 (газ)} = NH₄NO₃aq ,

протекающей при 298 К в разбавленном растворе, определена теплота реакции Н = – 86,671 кДж/моль. Вычислите стандартную теплоту образования иона аммония, если стандартная теплота образования NH_{3 (газ)} равна – 46,224 кДж/моль. Сравните ее со справочной величиной. ( = – 132,895 кДж/моль)

29. Вычислите произведение растворимости Са(ОН)₂ при 298 К, использовав данные о термодинамических свойствах индивидуальных веществ и ионов в водных растворах. (ПР = 5,2510^–6 (моль/л)³ )

30. Для реакции HSO₄^– = H⁺ + SO₄^2– , протекающей при 298 К, вычислите G^o , H^o , S^o и работу диссоциации, зная зависимость константы диссоциации от температуры:

Сравните полученные данные с соответствующими величинами, рассчитанными из термодинамических справочных данных. (G^o = – А = 11,268 кДж/моль; H^o = – 21,85 кДж/моль; S^o = – 111,13 Дж/(Кмоль))

31. Вычислите (при 298 К) энтропию реакции диссоциации муравьиной кислоты и энтропию иона НСОО^– , если энтропия НСООН в разбавленном водном растворе S^o_HCOOHaq = 163,8 Дж/(Кмоль), а зависимость константы диссоциации муравьиной кислоты от температуры выражается уравнением

(S_дисс = – 72,87 Дж/(Кмоль); = 90,42 Дж/(Кмоль))

32. Определите температуру, при которой диссоциация муравьиной кислоты в водном растворе максимальна. Зависимость константы диссоциации муравьиной кислоты от температуры выражается уравнением

(Т = 297 К)

33. Зависимость ионного произведения воды от температуры описывается уравнением

Выведите уравнение зависимости теплоты диссоциации воды от температуры.

(Н^о_дис = 100377 – 98,322 Т – 0,1633 Т² )

34. Отношение парциальных давлений HCl (газ) при 298 К над растворами соляной кислоты с m₁ = 4 и m₂ = 8 равно 0,02253. Определите отношение среднеионных активностей этих растворов. (а_1 / а_2 = 0,15)