Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ТЕМА 7. РАСТВОРЫ СИЛЬНЫХ И СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ.




Диссоциация электролитов.При растворении электролитов в полярных растворителях они в различной степени распадаются на катионы и анионы. Этот процесс называется электролитической диссоциацией. Электролиты, не все молекулы которых в растворе диссоциируют на ионы, называются слабыми. К ним относятся вода, гидроксид аммония, труднорастворимые гидроксиды, минеральные кислоты (H2CO3, H2S, HCN, HNO2, H2SiO3 , H3BO3, HClO, H3AsO3) и почти все органические кислоты (CH3COOH, HCOOH и др.). В результате электролитической диссоциации в растворе устанавливается равновесие, характеризующееся определенным значением константы равновесия (константы электролитической диссоциации) и постоянством равновесных концентраций молекул и ионов. Электролитическая диссоциация слабых электролитов может протекать в несколько стадий (ступеней), каждой из которых соответствует свое значение константы электролитической диссоциации. Например:

 

1 ступень: + ; = = 4,5·10-7,

2 ступень: + ; = = 4,7·10-11

 
 


↹ 2 +

или

 

, (7.1)

 

Для слабых электролитов, у которых степень электролитической диссоциации α<<1:

, (7.2)

Константа диссоциации слабых электролитов по первой ступени всегда значительно больше константы диссоциации по второй ступени: К1 >> К2, поэтому практически в расчетах учитывают только первую ступень. Концентрация ионов, образующихся при диссоциации сильных и слабых электролитов рассчитывается по уравнению:

 

Сиона = Сэл-та· ·Nиона, (7.3)

 

где Сэл-та – молярная концентрация электролита, моль/л

- степень диссоциации электролита (для разбавленных растворов сильных
электролитов =1, а для слабых электролитов определяется по
уравнению 7.2.

Nиона – число ионов данного вида образующихся при полной диссоциации
одной молекулы электролита.

 

Таблица 7.1

Константы диссоциации некоторых слабых электролитов

в водных растворах при 25оС

Электролит Константа диссоциации
Название Формула
Азотистая кислота Уксусная кислота Бромноватистая кислота Хлорноватистая кислота Циановодородная кислота Гидроксид аммония HNO2 CH3COOH HOBr HOCl HCN NH4OH 4,0·10-4 1,8·10-5 2,06·10-9 5,0·10-8 7,9·10-10 6,3·10-5

 

 

Электролиты, практически полностью диссоциирующие в воде, называются сильными электролитами (табл. 7.2).

 

Таблица 7.2

Сильные электролиты

1. Кислоты
HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HMnO4, HClO4 и др.
2. Основания (гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов)
LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2
3. Соли
Все растворимые соли, кроме: CdCl2, HgCl2, Fe(CNS)3, Pb(CH3COO)2

 

 

Произведение растворимости.Приконтакте малорастворимых веществ с растворителем (водой) в раствор переходит малое количество вещества, соответствующее его растворимости при определенной температуре. При этом над твердой фазой (осадком) образуется насыщенный раствор малорастворимого вещества с очень малой концентрацией. Если малорастворимое вещество электролит, то растворенное его количество в растворе полностью диссоциирует на ионы. Равновесие в насыщенном растворе малорастворимого электролита устанавливается между его твердой фазой (осадком) и ионами, образующимися в результате электролитической диссоциации растворенной части электролита. Например:

Са3(РО4)2(кр) ↹ 3Са2+(р-р) + 2РО43-(р-р)

Константа равновесия в этом случае называют произведением растворимости (ПР):

 

(7.4)

 

Произведение растворимости (ПР) есть произведение концентраций ионов малорастворимого электролита в его насыщенном растворе в степенях их стехиометрических коэффициентов. ПР есть величина постоянная при данной температуре.

Ионное произведение воды. Водородный показатель.Вода, являясь слабым электролитом, в незначительной степени диссоциирует:

 

Н2О ↹ Н+ + ОН ;

К 2О] = [Н+]∙[ОН ]

К 2О] = 1,8∙10-16 ∙55,55 = 10-14 ( при 250С)

К 2О] = (7.5)

= [Н+]∙[ОН ] = 10-14ионное произведение воды.

Концентрация ионов в воде очень мала: [Н+] = [ОН ] = 10-7 моль/л. Одним из способов представления малых концентраций является их логарифмическое выражение. Для воды и растворов кислот и оснований принято выражать концентрации ионов , в логарифмическом виде:

(7.6)

Водородный показатель в химически чистой воде = 7, такая среда называется нейтральной, так как концентрации ионов , равны и очень малы. Если в растворе присутствует кислота (или основание), то концентрации ионов и отличаются от 10-7 моль/л и не равны между собой.

˂ 7 при > 10-7 моль/л (кислая среда),

˃ 7 при ˂ 10-7 моль/л (щелочная среда)

Примеры решения задач:

1. Указать пару правильных выражений ПР для следующих соединений: PbCl2 и Ag2SO4.

а) ПР ПР

б) ПР ПР

в) ПР ПР

г) ПР ПР

 

Ответ: в) ПР ; ПР

 

2. Указать пару правильных уравнений диссоциации и выражений констант электролитической диссоциации для следующих соединений: H2S, Fe(OH)2.

a) H2S ↹ H + HS- Fe(OH)2 ↹ Fe2+ + 2OH-
    б) H2S ↹ H + HS-     Fe(OH)2 ↹ FeOH+ + OH-  

в) H2S ↹2 H + S2- Fe(OH)2 = FeOH+ + OH-

 

г) H2S ↹ 2H + S2- Fe(OH)2 ↹ Fe2+ + 2OH-

Решение:

Так как, H2S и Fe(OH)2 – слабые электролиты, то их диссоциация протекает равновесно по первой ступени (см. раздел 7.1).

Ответ: б) H2S ↹ H + HS- , ;

Fe(OH)2 ↹ FeOH+ + OH- ,

 

3. Указать ряд в котором водные растворы всех соединений являются сильными электролитами:

а) Al(OH)3; HCl; Na2SO4

б) H2CO3; CaCO3; NaCl

в) HCl; AgNO3; ZnCl2

г) NaOH; H2S; KNO3.

Решение:

См. табл. 7.2.

Ответ: в) соляная кислота HCl; соли AgNO3; ZnCl2.

4. Вычислить рН следующих водных растворов: а) 0,02 М HCl, б) 0,2 М KOH.

 

Дано: CHCl = 0,02 М CKOH = 0,2 М
pH - ? pH - ?

Решение:

=

а) HCl = H+ + Cl- ; C = CНСl · α · N = 0.02∙1∙1=0,02 моль/л

HCl - сильный электролит, α = 1; N =1 (число Н+, образовавшихся при диссоциации одной молекулы НСl)

= = 1,7

б) В водных растворах слабых электролитов и разбавленных растворах сильных электролитов = [Н+]∙[ОН ] = 10-14 ; , где

 

KOH = К+ + ОН- ; C = Cкон · α · = 0,2∙1∙1=0,2 моль/л

КОН - сильный электролит, α = 1, = 1 (число ОН-, образовавшихся при диссоциации одной молекулы КОН).

 

Ответ: рН 0,02 М HCl равно 1,7;

рН 0,2 М КОН равно 13,3.

 

5. Вычислить рН 0,05 М водного раствора хлорноватистой кислоты (HOCl).

 

Дано: C = 0,05 М
pH - ?

Решение:

HOCl ↹ H+ + OCl- , = , C = CНСl · α · N ;

 

HOCl - слабый электролит. ,

= ( CНСl · N ) = ( 0,05∙ ∙1)= 4,3

 

Ответ: рН 0,05 М HOCl равен 4,3.

6. Определить произведение растворимости MgF2, если его растворимость в воде при

250С равна 1,17 · 10-3 моль/л.

 

Дано: C = 1,17·10-3 моль/л
ПР - ?

 

 

Решение:

MgF2 ↹ Mg2+ + 2F- , NMg=1, N =24;

ПР = [Mg2+ ] · [F-]2

[Mg2+ ] = C · α · n , [F-] = C · α · N .

[Mg2+ ] = 1,17 · 10-3 · 1 · 1 = 1,17 · 10-3 моль/л

[F-] = 1,17 · 10-3 · 1 · 2 = 2,34 · 10-3 моль/л.

 

ПР = 1,17 · 10-3 ·(2,34 · 10-3 )2 = 6,41 · 10-9.

Ответ: ПР = 6,41 · 10-9.

 

 







Дата добавления: 2015-09-19; просмотров: 1987. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.014 сек.) русская версия | украинская версия