Вопросы для самоподготовки

Методические рекомендации

При подготовке к теме семинара обратить особое внимание на теорию электролитической диссоциации Аррениуса и дополнения, внесенные туда Каблуковым. Необходимо также знать теорию сильных электролитов Дебая и Гюккеля и современные дополнения к ней. Усвоить новые понятия: активность, коэффициент активности, ионная сила раствора. Знать все формулы связывающие степень диссоциации и изотонический коэффициент, уметь написать математическое выражение ЗДМ для диссоциации слабых электролитов.

1. В чем состоят отклонения растворов кислот, щелочей и солей от законов Рауля и Вант-Гоффа? Как объясняются эти отклонения? Кем дано это объяснение?

2. Что такое изотонический коэффициент? Каков его физический смысл? Как он может быть определен?

3. Какие наблюдения привели к созданию теории электролитической диссоциации?

4. Изложите сущность теории электролитической диссоциации Аррениуса. Какие дополнения были внесены в нее И.А. Каблуковым? К каким электролитам она применима?

5. Что такое степень электролитической диссоциации? Какими методами она определяется? Напишите соответствующие уравнения, применяемые для расчетов степени диссоциации, и поясните их. Как изменяется степень электролитической диссоциации с разбавлением электролита?

6. Изложите основные положения теории сильных электролитов. Укажите, какие факты привели к созданию этой теории.

7. Что такое кажущаяся степень электролитической диссоциации? Какие коэффициенты введены в теории сильных электролитов? Напишите и поясните математически выражения, применяемые для их расчетов.

8. При одинаковой ли температуре замерзнут растворы мочевины, уксусной кислоты, хлорида калия, хлорида кальция, и хлорида алюминия, если их концентрация равна 0,1 моль/л. Дайте объяснение.

9. Какая по величине получится относительная молекулярная масса для электролита, если ее рассчитать по формуле ? Дайте объяснение и укажите, где может быть использована эта величина.

10. Когда образуются ионы – при растворении вещества в воде или при пропускании через раствор электрического тока? Приведите факты, подтверждающие ответ.

11. Применим ли ЗДМ к сильным электролитам? Как это подтверждается экспериментально?

12. Выведите математическое выражение ЗДМ через степень электролитической диссоциации.

13. Что такое ионное произведение воды? Как оно определяет­ся? Чему равна эта величина в воде и водных растворах?

14. Чему равна концентрация ионов водорода и гидроксида в нейтральной среде? Каковы значения концентрации иона водорода: а) в кислой среде; б) в щелочной среде?

15. Что такое рН? Какие значения он принимает в кислой, ней­тральной и щелочной средах?

16. Почему для характеристики как кислотности, так и щелоч­ности раствора применяется рН?

17. Как изменяется рН раствора, если к нему добавить раствор щелочи? Как нужно изменить концентрацию ионов водорода в раст­воре, чтобы рН его уменьшился?

18. Как изменяется степень диссоциации слабого электролита при добавлении к его раствору сильного электролита с одноимен­ным ионом? Разберите на примерах.

19. Какие растворы (смеси) называются буферными? Приведите примеры.

20. Какими свойствами облагают буферные смеси? Докажите, что концентрация ионов водорода в буферной смеси почти не из­меняется с разбавлением и мало изменяется при добавлении небольшого количества сильной кислоты или сильной щелочи.

21. Чему равна концентрация ионов водорода в ацетатной бу­ферной смеси? Выведите соответствующую формулу.

22. Что такое буферная емкость? От чего она зависит? Как определяется на опыте?

23. Укажите, какое практическое значение имеют буферные смеси.

24. Что такое активность? Какое состояние электролита в ра­створе принято за стандартное?

25. Можно ли экспериментально определить активности от­дельных ионов? Какой величиной активности для них обычно поль­зуются? Есть ли таблицы активности для отдельных ионов? Как они составлены?

26. Что такое коэффициент активности? Как его определяют?

27. Что такое ионная сила? Какое значение имеет эта величина для растворов электролитов?

Задачи для самостоятельного решения:

1. При 75 °С давление пара воды равно 385 гПа. Оно понизи­лось на 4,92 гПа при растворении в воде массой 100 г хлорида ам­мония массой 22 г. Вычислите кажущуюся степень диссоциации соли NН₄С1 в этом растворе.

2. Вычислите давление пара раствора, содержащего в воде массой 44,7 г иодид кадмия массой 9,472 г при 80 °С. Степень дис­социации соли в этом растворе равна 32,6%. Давление пара воды при этой температуре 473 гПа.

3. Вычислите осмотическое давление при 17 °С раствора хлорида магния массовой долей 3,7%. Плотность раствора равна 1,03 г см³, а кажущаяся степень диссоциации соли 70,5%.

4. При 18 °С осмотическое давление раствора хлорида натрия молярной концентрации 0,5 моль/л равно 2,1∙10⁶ Па. Вычислите кажущуюся степень диссоциации NaС1 в этом растворе.

5. Найдите молярную концентрацию раствора мочевины, который изотоничен с раствором хлорида бария молярной кон­центрации 0,01 моль/л при 20 °С. Кажущаяся степень диссоциа­ции ВаС1₂ равна 87%.

6. При 17 °С осмотическое давление раствора сульфата калия молярной концентрации эквивалента 0,1 моль/л равно 300,8 кПа. Вычислите изотонический и осмотический коэффициенты.

7. Определите молярную концентрацию ионов А1³⁺ и Cl ^- в растворе хлорида алюминия молярной концентрации эквивалента 0.1 моль/л, если кажущаяся степень диссоциации соли равна 65 %.

8. Вычислите молярную концентрацию эквивалента сульфа­та калия, если кажущаяся степень диссоциации соли в этом раство­ре 63%, а молярная концентрация иона К⁺ 0,315 моль/л.

9. Раствор, содержащий хлорид аммония массой 0,75 г в воде массой 100 г, кипит при температуре 100,128 °С. Вычислите кажущуюся относительную молярную массу и кажущуюся степень диссоциации хлорида аммония в этом растворе. Эбуллиоскопическая постоянная воды 0,512 К∙кг/моль.

10. Как изменится рН воды, если к 1 л ее прибавить: а) 1 моль едкого натра; б) 0,00126 г азотной кислоты? Диссоциацию электролитов считать полной.

11. Вычислите кажущуюся степень диссоциации раствора хло­роводородной кислоты молярной концентрации 0,5 моль/л, если рН его равен 0,37.

12. Вычислите кажущуюся степень диссоциации раствора гидроксида бария молярной концентрации эквивалента 0,0156 моль/л, если рН его равен 12,16.

13. Определите рН буферной смеси, приготовленной сливанием 15 мл с (СН₃СООН) = 0,5 моль/л с 25 мл с (СН₃СООNa) = 0,2 моль/л. = 1,8∙10^-5. Диссоциацию соли считать полной.

14. В каком соотношении нужно смешать раствор с (СН₃СООН) = 0,4 моль/л с раствором с (СН₃СООNa) = 0,1 моль/л, чтобы рН полученного раствора был равен 4,44? = 1,8∙10^-5. Соль диссоциирует полностью.

15. Сколько миллилитров раствора с (СН₃СООН) = 0,2 моль/л нужно прибавить к 50 мл раствора с (СН₃СООNa) = 0,25 моль/л, чтобы рН полученного раствора был равен 6?

16.Вычислите ионную силу раствора, содержащего следующие соли (в моль на 1 кг воды):

а) 0,01 моль NaCl; 0,2 моль ВаСl₂ и 0,05 моль Аl(NO₃)₃;

б) 0,1 моль KNO₃, 0,01 К₂SО₄ и 0,02 моль FeС1₃;

в) 0,05 моль СuSO₄, 0,01 моль А1С1₃ и 0,2 моль Na₂SO₄;

г) 0,002 моль Zn(NO₃)₂, 0,05 моль NaNO₃ и 0,001 моль А1₂(SО₄)₃.

17. Определите коэффициент активности иона Мg²⁺ в растворе, содержащем 0,004 моль MgCl₂ и 0,002 моль А1С1₃ в 1 кг воды.

18. Определите коэффициент активности и активности иона Nа⁺ в растворе, содержащем 0,01 моль NаС1, 0,01 моль СuСl₂ и 0,002 моль ZnSО₄ в 1 кг воды.

19. Вычислите активность ионов в растворах: а) b (ВаС1₂/Н₂О) = 0,002 моль/кг; б) b (Аl₂ (SО₄)₃/Н₂О) = 0,001 моль/кг.

20. Воспользовавшись уравнением Дебая и Гюккеля, вычис­лите средний коэффициент активности ионов и их активность в растворе b (СuСl₂/Н₂О) = = 0,001 моль/кг. А = 0,5117.

21. Применяя уравнение Дебая и Гюккеля, вычислите средний коэффициент активности К₂SO₄ в растворе, содержащем 0,001 моль К₂SO₄ и 0,002 моль MgCl₂ в 1 кг воды. А = 0,5117.

22. Растворимость РbI₂ в воде равна 1,4∙10^-3 моль/л. Вы­числите произведение растворимости этой соли с учетом коэффи­циентов активности.

Семинар 7. Электропроводность растворов

4 часа

Цель семинара:

1. Изучить способность различных веществ проводить электрический ток и зависимость электропроводности от различных факторов.

2. Научиться решать расчетные задачи связанные с расчетом электропроводности растворов.

Дата добавления: 2014-12-27