Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Закон разбавления Оствальда




ЗАДАЧИ

Константа диссоциации

Процессдиссоциацииэлектролитовявляетсяравновесным и, как любой равновесный процесс, характеризуется константой равновесия, которая в этом случае называться константой диссоциации. Рассмотрим пример диссоциации уксусной кислоты, которая протекает по уравнению:

CH3COOH Û CH3COO- + H+

молекулярная форма ионная форма

Поскольку уксусная кислота является слабым электролитом, то равновесие процесса диссоциации сдвинуто в сторону молекулярной формы кислоты. Запишем выражение для константы равновесия этого процесса по закону действующих масс:

[H+]рав [CH3COO-]рав

Крав дис = ¾ ¾¾¾¾¾¾¾¾ = 1,8 10 - 5

[CH3COOH]рав

По своему смыслу Кдис определяет степень необратимости процесса диссоциации. Кдис не зависит от концентрации слабого электролита в растворе, а зависит только от температуры и природы электролита. Значение Кдис говорит о силе электролита - чем больше значение Кдис, тем сильнее электролит.

HCN Û H+ + CN- Кдис = 4 10-4

HNO2 Û H+ + NO2- Кдис = 7,2 10-10

Из сравнения значений Кдис для уксусной, синильной и азотистой кислот видно, что HCN сильнее HNO2 , а уксусная кислота - сильнее HNO2, но слабее HCN.

Для слабых многоосновных кислот и многокислотных оснований, диссоциация которых происходит ступенчато, каждая ступень является процессом равновесным и характеризуется своей констатой диссоциации.

H2CO3 Û H+ + HCO3- I ступень диссоциации К1дис = [H+] [HCO3-] / [H2CO3] = 4,3 10-7

HCO3- Û H+ + CO32- II ступень диссоциации К2дис = [H+][CO32-] / [HCO3-] = 5,6 10-11

H2CO3 Û 2H+ + CO32 - Суммарный процесс Кдис = К1дис К2дис = [H+]2 [CO32-] / [H2CO3] =2 10-17.

 

Zn(OH)2 Û ZnOH+ + OH- I ступень диссоциации К1дис = [ZnOH+] [OH-] / [Zn(OH)2]= 10-6

ZnOH+ Û Zn2+ + OH- II ступень диссоциации К2дис = [Zn2+] [OH-] / [ZnOH-] = 10-11

Zn(OH)2 Û Zn2+ + 2OH- Суммарный процесс Кдис = 10-6 *10-11 = [Zn2+] [OH-]2 / [Zn(OH)2] =10-17.

 

34. Напишите уравнения диссоциации кислот. Для слабых многоосновных кислот напишите уравнения ступенчатой диссоциации.

а) НNO3, H3AsO3, H2SiO3, HI, HCIO2, H3SbO4, H2S .

б) НNO2, H3РO3, H2СO3, HBr, H2Se, HCIO3.

в) Н3NbO3, H3РO4, H2СO3, HBrO2, CH3COOH, H2SeO4.

Для выделенных кислот из справочника выпишите значения Кдис.

35. Напишите уравнения диссоциации оснований. Для слабых многокислотных оснований напишите уравнения ступенчатой диссоциации:

а) LiOH, Mg(OH)2, Pb(OH)4, Zn(OH)2, Sn(OH)2, NH4OH

б) NaOH, Ca(OH)2, AI(OH)3, Sr(OH)2, RbOH

в) KOH, Ba(OH)2, Bi(OH)3, Cr(OH)2, CsOH

36. Напишите уравнения диссоциации солей. Для кислых и основных солей напишите уравнения первичной диссоциации:

а) АlСl3, KNO3, (CuОН)2SO4, NaНCOз, (NH4)2S, Fe(OH)23, CuCl2.

б)BaCl2, РbОН(NО3)3, К2НРO4, Na2SO3, ZnBr2, СrOH(NО3)2, СoCI3 LiNO2

в)К2НAsO3, СrОН(NО3)2, CuОНI, (NН4)2СО3, (СН3СОО)2Ва, NаH2РO4, Nа3AIO3

г)ВiOН(NО3)2, (CuOH)2SO4, FeCl3, CaCI2, Аl2(SO4)3 NaHSO3; Ni(NО3)3, KHS.

37..Выпишите из справочника Кдис следующих слабых кислот и решите, какая из них сильнее:

а) Н3PO4 по 2 - й ступени или Н2SO3 по 2 –й ступени; б) Н2S или H2CO3;

в) НCNS или HCN; г) Н3PO3 по 2-й ступени или HNO2;

д) Н3AsO3 или Н3PO3; е) H2CO3 или Н3PO3 по 2-й ступени.

 

Степень диссоциации (αдис) и константа диссоциации (Кдис) слабого электролита количественно связаны между собой. Выведем уравнение этой связи на примере слабой одноосновной кислоты типа НАn.

Из уравнения НАn Û Н+ + Аn- видно, что из одной молекулы кислоты в растворе в результате диссоциации появляется один катион (Н+) и один анион (Аn-). Зная, какая часть электролита в растворе продиссоциировала, можно рассчитать концентрацию ионов в растворе. Пусть концентрация кислоты в растворе равна См (моль/ л), степень диссоциации кислоты в этом растворе - αдис, тогда:

Концентрация кислоты, которая продиссоциировала - См дис(НАn) = aдис См (НАn)

Концентрация ионов в растворе - См+) = См дис(НАn) = a См (моль/л),

См (Аn-) = См дис(НАn) = aдис См дис (моль/л).

Часть концентрация кислоты, которая не продиссоциировала и находится в растворе в молекулярной форме:

См(мол) = См (НАn) - См дис(НАn) = См (НАn) - aдис См (НАn) = (1-aдис) См.

Тогда запишем выражение для Крав с учетом сделанных вычислений:

Клис = Cм+)*См(An-) = (aдис См) *(aдис См) = (aдис)2м ) 2 = (aдис)2 См

См (мол) (1-aдис) См (1-aдис) См (1-aдис)

Для слабых электролитов aдис << 1, поэтому уравнение для Кдис можно упростить:

Клис = aдис2 См

Это выражение носит название закона разбавления Оствальда и определяет зависимость aдис от концентрации слабого электролита в растворе: aдис = (Клис / См(HAn))1/2.

Из уравнения видно, при уменьшении концентрации слабого электролита в растворе, степень диссоциации его увеличивается. Для многоосновных кислот по закону разбавления Оствальда степень диссоциации рассчитывается для каждой ступени отдельно.

 

Пример 1. Рассчитайте концентрацию ионов водорода в 0.01 М растворе сернистой кислоты.

Решение. Напишем уравнение диссоциации кислоты по ступеням и выпишем Кдис из справочника

H2SO3 Û H+ + HSO3- Кдис1 = 10-2 HSO3- Û H+ + SO32- Кдис2 = 10-8

Рассчитаем по закону Оствальда степень диссоциации по первой ступ ени aдис1 и по второй - aдис2

aдис1 = (10-2 / 0,01) ½ = 1 (100%); aдис2 = (10-8 / 0,01) ½ = 0,001 (0,1%).

Результаты расчета показали, что концентрация ионов водорода в растворе по первой ступени диссоциации в 1000 раз больше, чем по второй. Очевидно, что концентрацией ионов водорода по второй ступени диссоциации можно пренебречь.

Пример 2 Рассчитайте кажущуюся степень диссоциации хлорида алюминия в 0,4 М растворе этой соли, если концентрация иона хлора равна 0,99 моль/л.

Решение. Напишем уравнение диссоциации соли AICI3 Û AI3+ + 3CI-. Из уравнения видно, что при диссоциации одной молекулы соли в растворе появляется один катион AI3+ и три аниона хлора CI-. Очевидно, что

[CI-] = aдис 3 *CM, а [AI3+] = aдис CM.

Используя условия задачи, находим

aдис = [CI-] / 3 CM = 0,99 / 3 0,4 = 0,825 (82,5 %).

Константы диссоциации слабых электролитов при 25

 

НАЗВАНИЕ ФОРМУЛА К1 К2 К3 Кобщ
АЗОТИСТАЯ HNO2 10-4      
АЛЮМИНИЕВАЯ (МЕТА) HAIO2 4 10-13      
БОРНАЯ Н3BO3 5 10-10 2 10-13 1 10-14  
ВОДА H2O 1,8 10-16 КW = 10-14    
ГИДРОКСИД АММОНИЯ NH4OH 1,8 10-5      
ИОДНАЯ HIO4 2,4 10-2      
ИОДНОВАТАЯ HIO3 1,7 10-1      
ИОДНОВАТИСТАЯ HIO 2,3 10-1      
КРЕМНЕВАЯ H2SiO3 1,3 10-10 1,8 10-12    
МАРГАНЦОВИСТАЯ H2MnO4 1 10-1 7,1 10-11    
МЫШЬЯКОВАЯ H3AsO4 5,6 10-3 1,7 10-7 1 10-11 1 10-20
МЫШЬЯКОВИСТАЯ H3AsO3 5,9 10-10      
РОДАНИСТОВОДОРОДНАЯ HCNS 10-10      
СЕЛЕНИСТАЯ H2SeO3 1,8 10-3 3,2 10-9    
СЕЛЕНОВОДОРОДНАЯ H2Se 1,3 10-4 10-11    
СЕРНИСТАЯ H2SO3 1,4 10-2 6,2 10-8    
СЕРОВОДОРОДНАЯ H2S 10-7 2,5 10-13    
ТЕЛЛУРОВАЯ H2TeO4 4 10-8 1,1 10-11    
ТЕЛЛУРИСТАЯ H2TeO3 2,7 10-3 1,6 10-8    
ТЕЛЛУРОВОДОРОДНАЯ H2Te 2,3 10-3 6,9 10-13    
ТИОСЕРНАЯ H2S2O3 2,5 10-7 1,9 10-12    
УГОЛЬНАЯ H2CO3 4,5 10-7 4,8 10-11    
УКСУСНАЯ CH3COOH 2,3 10-5      
ФОСФОРИСТАЯ-ОРТО H3PO3 3,1 10-2 1,6 10-7 2,9 10-12  
ФОСФОРНАЯ-ОРТО H3PO4 7,1 10-3 6,2 10-8 5,0 10-13  
ФТОРИСТОВОДОРОДНАЯ HF 6,2 10-4      
ХЛОРИСТАЯ HCIO2 1,1 10-2      
ХЛОРНОВАТАЯ HCIO3 103      
ХЛОРНОВАТИСТАЯ HCIO 10-8      
ХРОМОВАЯ H2CrO4 1,6 10-1 3,2 10-7    
ЦИАНИСТОВОДОРОДНАЯ HCN 5 10-10      

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-03-31; Просмотров: 1466; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.028 сек.