Пример 4. 1. 2. Решение. Контрольные задания 41 - 50. Растворы электролитов

Пример 4.1.2

Найти молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента 15-% (по массе) раствора H₂SO₄ (r = 1.10 г/см³).

Решение.

Для вычисления молярной концентрации найдем массу серной кислоты, приходящуюся на 1000 г воды:

На 85 г воды 15-% раствора приходится 15 г серной кислоты, а

1000 г          ¾ х г

 г        М (Н₂SO₄) = 98 г/моль,

Для расчета молярной концентрации и молярной концентрации эквивалента найдем массу серной кислоты, содержащуюся в 1000 мл раствора, т.е. в 1000*1.10 = 1100 г:

в 100 г ¾ 15 г    г.

в 1100 г ¾ у         

Масса эквивалента серной кислдоты равна , следовательно, , .

 

4.1.1. Контрольные задания 41 - 50.

       Заполните графы таблицы. Представьте полностью приведенные расчеты.

Ва-ри-ант	Вещество	Концентрация раствора                      массовая молярная молярная доля, w % концентра- концентра                ция СМ,         ция экви-                 моль/л    валента                                        СН,                                       моль/л			Плот-ность раство-ра, r г/см3	Объем раствора  V, л
41.	CaBr2*6H2O				1.02	0.50
42.	Al(NO3)3*9H2O				1.12	0.30
43.	AgNO3		0.65		1.09	0.20
44.	H3PO4		1.07		1.05	0.25
45.	MnCl2			0.25	1.05	0.60
46.	AlCl3*6H2O			0.30	1.11	0.50
47.	Na2SO4*10H2O			0.90	1.10	1.00
48.	KMnO4		0.40		1.04	0.80
49.	Ba(CH3COO)2		0.20		1.03	0.30
50.	NiCl2			0.30	1.08	1.50

 

4.2. Растворы электролитов.

 

       Растворы, проводящие электрический ток, называются растворами электролитов. Носителями электрических зарядов в таких растворах являются ионы, образующиеся при распаде (диссоциации) молекул кислот, оснований и солей под действием полярных молекул растворителя. Кислоты распадаются на катионы водорода и анионы кислотных остатков:

       HNO₃ «H⁺  + NO₃^-

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато:

       Н₃РО₄ «H⁺  + Н₂РО₄^-

       Н₂РО₄^-  «H⁺ + НРО₄^2-

       НРО₄^2- «H⁺ + РО₄^3- 

Основания диссоциируют на гидроксид-анион и катионы металлов:

       NH₄OH «NH₄⁺ + OH^-

Соли диссоциируют на катионы металлов и анионы кислотных остатков:

       CuSO₄ «Cu²⁺ + SO₄^2-

       Na₃PO₄ «3 Na⁺ + PO₄^3-

       Количественными характеристиками процесса электролитической диссоциации являются степень и константа диссоциации.

         Степенью диссоциации a называется отношение числа (концентрации) распавшихся на ионы молекул к общему числу молекул в растворе. Степень диссоциации зависит от природы электролита, концентрации и температуры раствора.

                                  

a =                                                                                         (4.7)

           

       В зависимости от степени диссоциации электролиты подразделяются на сильные и слабые.

       Константа диссоциации  - это константа равновесия процесса диссоциации

       KatAn «Kat^{z +} + An^{z -}

                  [Kat^{z +}] [An^{z -}]

       K_Д =                                                                                                     (4.8)

                       [KatAn]

 

       Константа диссоциации определяется только природой электролита и температурой раствора и не зависит от исходной концентрации. Константа диссоциации существует только для слабых электролитов. Степень диссоциации, константа диссоциации и концентрация раствора связаны законом разведения Оствальда:

                              С a²

                   К_Д =      ;                                                                                    (4.9)

                              1 - a

при a «1 выражение приобретает вид: К_Д = С a².

 

       Электролитическая диссоциация воды.

       Уравнение диссоциации молекулы воды:    

       2 Н₂О «Н₃О⁺ + ОН^-         

       Упрощенно обычно представляют диссоциацию так:

       Н₂О «Н⁺ + ОН^-

       Для обратимого процесса диссоциации воды константа диссоциации имеет вид:

                       [H⁺] [OH^-]    

       К_РАВН. =                 = 1.8*10^-16

                           [H₂O]

и носит название константа диссоциации К_ДИСС.

Принимая во внимание, что [H₂O] = 1000: 18 = 55.56 моль/л, объединяя постоянные величины в выражении К_РАВН., получим, что произведение концентрации ионов                        [H⁺] [OH^-] = 10^-14 и носит название ионного произведения воды, К_В., или К_W.

       Для количественной характеристики сред можно использовать следующие величины: а) концентрация ионов водорода [H⁺]; б) водородный показатель, рН.

 

Концентрация ионов [H+], моль/л	Среда	рН = - lg[H+]
10-7	нейтральная	- lg 10 -7
> 10-7	кислая	< 7
< 10-7	щелочная	> 7

 

рОН = - lg[ОH^-] - гидроксильный показатель.

рН + рОН = 14.