Напишите уравнение диссоциации заданного электролита в водном растворе. Определите, является этот электролит сильным или слабым.

Примеры решения задач.

ИТАЭ веч.

ЗАДАЧА 1. Растворы кислот и оснований.

Напишите уравнение диссоциации заданного электролита в водном растворе. Определите, является этот электролит сильным или слабым.

RbОН - сильный электролит, имеется полная диссоциация на ионы. Уравнение диссоциации в водном растворе:

RbОН → Rb⁺ + ОН^-

2. Рассчитайте молярную концентрацию (с, моль/л) раствора электролита по заданной массовой доле w_В, %.

Молярная масса вещества: М _RbОН = 102,5 г/моль.

Масса 1 л раствора электролита m _р-ра = r ^. V = 1^.1000=1000 г.

По определению массовой доли, в 100 г раствора электролита содержится 0,2 г RbОН. Соответственно, в 1 л раствора:

m _RbОН = 2,0 г.

Рассчитаем молярную концентрацию вещества RbОН в растворе:

с _RbОН = m _RbОН / (М _RbОН ^. V) = 2,0 /(102,5 ^. 1) =0,02 моль/л.

3. Рассчитайте водородный показатель рН раствора данного электролита. Плотность раствора r = 1 г/мл. По величине рН оцените, кислотную или щелочную реакцию среды имеет заданный раствор электролита.

Согласно уравнениям диссоциации, концентрация ионов в растворе электролита: с _Rb+ = с _OH- =0,02 моль/л.

Ионная сила раствора:

I = 1/2∑ с_i ^. z_i ² =1/2 (с _Rb+^. z _Rb+ ² + с _OH-^. z _OH- ²) =

=1/2 (0,02^. 1² +0,02^. 1²) = 0,02.

Для однозарядных ионов по величине I = 0,02 по табл. 3.1. приложения находим коэффициент активности иона ОН^- γ _OH- =0,91. При этом использовали правило ионной силы.

Активность а _OH- = с _OH-^. γ _OH- = 0,02 ^. 0,91 = 0,0182 моль/л.

рОН = - lg а _OH- = - lg 0,0182 =1,74.

Водородный показатель раствора электролита:

рН =14 - р ОН =14-1,74 = 12,26 > 7, следовательно, среда имеет щелочную реакцию.

ЗАДАЧА 2. Растворы кислот и оснований.

Водородный показатель водного раствора H₂CO₃ рН =4,52.

1. По величине рН оцените, кислотную или щелочную реакцию среды имеет заданный раствор электролита.

Водородный показатель раствора

рН = 4,52 < 7, следовательно, раствор имеет кислую реакцию среды.

2. Напишите уравнение диссоциации заданного электролита в водном растворе. Определите, является этот электролит сильным или слабым. Запишите выражения констант диссоциации (К _Д ) для каждой ступени диссоциации, оцените их значения по табличным данным.

Водный раствор H₂CO₃ – слабый электролит, диссоциирует ступенчато:

H₂CO₃ ↔ H⁺ + НCO₃ ^– (1-я ступень),

НCO₃ ^- ↔ H ⁺ + CO₃ ^2- (2-я ступень).

Константы диссоциации H₂CO₃:

К _Д1 = = 4,45^.10^-7 ; К _Д2 = = 4,8^.10^-11 .

Значения К _Д1 и К _Д2 берем из табл. 3.2. приложения.

Так как К _Д2 << К _Д1, то диссоциацией угольной кислоты по 2-ой ступени можно пренебречь, расчет степени диссоциации a можно вести по 1-ой ступени диссоциации.

3. Рассчитайте молярную концентрацию (с, моль/л) и молярную концентрацию эквивалента (с _Э, моль/л) раствора электролита по величине водородного показателя рН, учитывая только первую ступень диссоциации.

При расчетах рН растворов слабых электролитов используем формулу:

рН = ‑ lg [Н⁺].

Таким образом, равновесная концентрация ионов Н⁺ в заданном растворе электролита:

[H⁺ ] =10 ^{– рН} = 10 ^{- 4,52} = 3,02 ^. 10^-5 моль/л.

Для оценочных расчетов степень диссоциации a можно считать по приближенной формуле закона разведения Оствальда:

______

a =Ö К _Д1 / с

Равновесная концентрация ионов H⁺ и НCO₃ ^– в растворе (по 1-ой ступени диссоциации):

[H⁺ ] =[ НCO₃ ^– ] = a ^. c.

Решаем систему из этих двух уравнений и получаем выражение для расчета молярной концентрации раствора электролита:

с = [H⁺ ]² / К _Д1 = (3,02 ^. 10^-5 ) ² / 4,45^.10^-7 =2,0 ^.10 ^-3 моль/л.

Эквивалент молекулы H₂CO₃ равен 1/2 молекулы: Э(H₂CO₃) =1/2 H₂CO₃. Соответственно, в одном моле H₂CO₃ содержится 2 моль-эквивалента. Следовательно, для H₂CO₃ молярная концентрация эквивалента

с_Э =2 с. Тогда для заданного раствора молярная концентрация эквивалента кислоты с _Э = 2^. 2,0 ^.10 ^-3 = 0,004 моль/л.

ЗАДАЧА 3. Растворы солей.

Имеем водный раствор соли Al₂(SO₄)₃, с молярной концентрацией

с ₀ = 0,25 моль/л.

Напишите уравнение диссоциации заданного электролита в водном растворе. Определите, является этот электролит сильным или слабым.

Водный раствор соли Al₂(SO₄)₃, - сильный электролит, полная диссоциация на ионы:

Al₂(SO₄)₃ → 2Al ³⁺ + 3SO₄^2- .

Напишите уравнение гидролиза заданной соли по всем возможным ступеням. Оцените, кислую, нейтральную или щелочную реакцию среды имеет водный раствор данной соли.

Соль образована слабым основанием Al(ОН)₃ и сильной кислотой Н₂SO₄ . При растворении в воде происходит гидролиз катиона:

Al ³⁺ + Н₂О ↔ AlОН²⁺ + Н ⁺

AlOH ²⁺ + Н₂О ↔ Al(ОН)₂⁺ + Н ⁺

Al(ОН)₂⁺ + Н₂О ↔ Al(ОН)₃ + Н⁺.

Из уравнения гидролиза следует, что реакция среды водного раствора соли Al₂(SO₄)₃ – кислая (избыток ионов Н ⁺ ), рН < 7.