Растворы электролитов

Задачи

8.1. Сколько граммов потребуется для приготовления 5 л 8%-ного (по массе) раствора ( 1,075 г/мл)?

8.2. 1 мл 25%-ного (по массе) раствора содержит 0,458 г растворенного вещества. Какова плотность этого раствора?

8.3. Из 400 г 50%-ного (по массе) раствора выпариванием удалили 100 г воды. Чему равна массовая доля в оставшемся растворе?

8.4. Определить массовую долю вещества в растворе, полученном смещением 300 г 25%-ного и 400 г 40%-ного (по массе) растворов этого вещества.

8.5. Определить массовую долю в растворе, полученном при растворении 50 г медного купороса в 450 г воды.

8.6. Сколько граммов надо растворить в 800 г воды, чтобы получить 10%-ный (по массе) раствор ?

8.7. Найти массу , необходимую для приготовления 300 мл 0,2М раствора.

8.8. Сколько граммов содержится в 500 мл 0,25 н. раствора?

8.9. В каком объеме 0,1 н. раствора содержится 8 г ?

8.10. Плотность 40%-ного (по массе) раствора равна 1,25 г/мл. Рассчитать молярность и моляльность этого раствора.

8.11. В 1 кг воды растворено 666 г ; плотность раствора равна 1,395 г/мл. Найти: а) массовую долю ; б) молярность; в) моляльность; г) мольные доли щелочи и воды.

8.12. Плотность 15%-ного (по массе) раствора равна 1,105 г/мл. Вычислить: а) нормальность; б) молярность; в) моляльность раствора.

8.13. Имеется раствор, в 1 л которого содержится 18,9 г , и раствор, содержащий в 1л 3,2 г . В каком объемном отношении нужно смешать эти растворы для получения раствора, имеющего нейтральную реакцию?

8.14. Какой объем 0,2 н. раствора щелочи потребуется для осаждения в виде всего железа, содержащегося в 100 мл 0,5 н. раствора ?

8.15. Для нейтрализации 20 мл 0,1 н. раствора кислоты потребовалось 8 мл раствора . Сколько граммов содержит 1 л этого раствора?

8.16. На нейтрализацию 40 мл раствора щелочи израсходовано 25 мл 0,5 н. раствора . Какова нормальность раствора щелочи? Какой объем 0,5 н. раствора потребовался бы для этой же цели?

8.17. Для полного осаждения из 100 г 15%-ного (по массе) раствора потребовалось 14,4 мл . Найти нормальность раствора .

8.18. 300 г раствора нейтрализованы раствором гидроксида натрия. Раствор образовавшегося хлорида натрия выпарен, масса сухой соли оказалась равной 117 г. Определить массовую долю (в %) в растворе.

8.19. Определить молярную и эквивалентную концентрацию 40%-ного раствора азотной кислоты ( 1250 кг/м³).

8.20. Определить эквивалентную концентрацию раствора азотной кислоты, если 500 мл его полностью нейтрализуют раствор, содержащий 4 г ?

Твердые вещества, с точки зрения проводимости электрического тока их водными растворами, делятся на электролиты и неэлектролиты; растворы электролитов проводят электрический ток, а растворы неэлектролитов - нет. К электролитам относятся химические соединения с ионной или с сильнополярной ковалентной связью - кислоты, щелочи, соли. Важно отметить, что в твердом состоянии электролиты электрического тока не проводят, плохо проводит электрический ток и вода. Поэтому тот факт, что водные растворы электролитов электропроводны, означает, что при образовании растворов с электролитами происходят какие-то изменения, обусловливающие возникновение электрической проводимости. Эти изменения сводятся к тому, что при растворении в воде электролиты распадаются (диссоциируют) на ионы: положительно заряженные катионы и отрицательно заряженные анионы. В растворе электролита ионы движутся хаотически, а при пропускании постоянного электрического тока через раствор катионы движутся к катоду, а анионы - к аноду.

Электролиты в растворах обычно не полностью диссоциируют на ионы, часть их существует в растворе в молекулярной форме. Отношение числа молекул электролита, распавшихся в данном растворе на ионы, к общему числу его молекул в растворе называется степенью электролитической диссоциации. Математически это выражается соотношением: . Если 0, это означает, что вещество в растворе не диссоциирует на ионы. Если же для какого-то вещества 1 (или 100%), то в растворе все его молекулы диссоциируют на ионы. В зависимости от величины электролиты делятся на сильные ( 0,3), средние (0,03 0,3) и слабые (0 0,03). Отличие от 1 отчасти объясняется тем, что процесс электролитической диссоциации обратим, в особенности это справедливо для слабых электролитов:

.

Равновесие, которое устанавливается в растворе слабого электролита, характеризуют константой диссоциации. Например, для диссоциации соляной кислоты константа диссоциации .

Величина характеризует способность данного электролита диссоциировать на ионы: чем больше ,тем легче электролит распадается в растворе на ионы.

Константа и степень диссоциации связаны друг с другом следующим соотношением (закон разбавления Оствальда):

,

где - молярная концентрация электролита в растворе.

Если , выражение в знаменателе дроби приблизительно равно 1, тогда выражение закона разбавления Оствальда приобретает более простой вид:

.

Последнее соотношение позволяет сделать вывод, что при разбавлении раствора водой (т.е. уменьшении ) степень диссоциации электролита увеличивается.

Многоосновные кислоты и многокислотные основания диссоциируют ступенчато с отщеплением по одному иону или по одной группе, соответственно, в каждой ступени диссоциации.

Вода относится к очень слабым электролитам. Она диссоциирует на ионы водорода и гидроксид-ионы: .

Константа диссоциации воды:

.

Поскольку очень мало, то концентрацию недиссоциированной воды в знаменателе этого выражения можно считать равной ее общей концентрации, и тогда произведение тоже будет постоянной величиной, которая получила название ионного произведения воды. В чистой воде при комнатной температуре концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов одинаковы и равны моль/л. Это значит, что . Вместо концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов на практике чаще пользуются так называемыми водородным и гидроксильным показателями:

; .

Прологарифмировав выражение , получаем, что при 25°С 14.

В нейтральных растворах 7, в кислых - 7, в щелочных - 7.

А теперь рассмотрим примеры решения типовых задач.

Пример 1. Степень диссоциации муравьиной кислоты в 0,2 н. растворе равна 0,03. Определить константу диссоциации кислоты.

Решение. Воспользуемся выражением закона разбавления Оствальда:

.

В это выражение вместо можно поставить нормальную концентрацию, поскольку муравьиная кислота относится к одноосновным кислотам. Следовательно, .

Ответ: .

Пример 2. Вычислить значения , и для раствора муравьиной кислоты из предыдущего примера.

Решение. По закону разбавления Оствальда мы нашли величину , которая, с другой стороны, равна . По условию задачи, 0,2 моль/л. Поэтому можно записать, что .

Далее, поскольку концентрация ионов водорода при диссоциации молекул кислоты равна концентрации кислотного остатка , то будет равна корню квадратному из , т.е. . Отсюда находим 2,21. Поскольку 14, то, зная , получаем 11,79. Наконец, из соотношения 11,79 рассчитываем (моль/л).

Ответ: моль/л; моль/л; .

Дата добавления: 2014-11-29