Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Тема 5. Растворы электролитов




 

Задание 1. Ионная сила раствора

 

Вычислите ионную силу I раствора и активность ионов ai в растворе, содержащем два сильных электролита заданных молярных концентраций св. Плотность раствора принять равной 1 г/мл.

 

 

Номер варианта Электролит 1 с 1, моль/л Электролит 2 с 2, моль/л
  KNO3 0,005 K2SO4 0,001
  KNO3 0,004 Ca(NO3)2 0,002
  NaCl 0,003 ZnCl2 0,003
  Pb(NO3)2 0,002 Pb(CH3COO)2 0,004
  FeCl3 0,001 MgCl2 0.005
  BaCl2 0,001 Ba(NO3)2 0,004
  Na2SO4 0,002 ZnSO4 0,003
  ВаCl2 0,003 AlCl3 0,001
  NH4Cl 0,004 (NH4)2SO4 0,005
  MgSO4 0,005 Al2(SO4)3 0,002

 

Задание 2. Растворы слабых электролитов

Для раствора слабого электролита:

а) напишите уравнения процесса диссоциации по всем возможным ступеням, выражения для констант диссоциации для каждой ступени и укажите их величину, используя данные таблицы в приложении 5;

б) рассчитайте степень диссоциации и рН для заданной концентрации раствора слабого электролита, подберите индикатор;

в) вычислите, как изменится рН раствора слабого электролита заданной концентрации, к 1 л которого добавили соль массой m. Степень диссоциации сильного электролита принять равной 1.

 

Номер варианта Исходный раствор Соль
Слабый электролит св, моль/л Сильный электролит m, г
  H2S 10–3 Na2S 7,8
  Cd(OH)2 10–5 CdCl2 1,8
  CH3COOH 10–1 CH3COOK 9,8
  NH4OH 10–1 NH4Cl 5,3
  HBrO 10–2 NaBrO 1,2
  Co(OH)2 10–6 CoCl2 1,7
  HNO2 10–2 NaNO2 6,9
  Mg(OH)2 10–4 MgCl2 1,0
  HCN 10–3 KCN 6,5
  Mn(OH)2 10–5 MnCl2 1,3

 

Задание 3. Произведение растворимости

 

Для малорастворимого электролита:

а) напишите уравнение фазового равновесия в его насыщенном растворе; для константы этого равновесия приведите название, выражение (по закону действующих масс) и значение, используя данные таблицы в приложении;

б) определите, можно ли приготовить раствор данного электролита указанной концентрации с 1 и рассчитайте, в каком объеме воды при комнатной температуре можно растворить 0,5 г данного вещества;

в) определите, как изменится его растворимость в растворе заданного электролита с указанной концентрацией с 2 по сравнению с чистой водой. (Расчет провести приближенно, без учета коэффициентов активности сильного электролита.)

 

Номер варианта Малорастворимый электролит с 1, моль/л Раствор электролита с 2, моль/л
  BaSO4 5×10–6 Na2SO4 1×10–1
  Co(OH)2 1×10–4 NaOH 1×10–2
  Ag2CrO4 2×10–3 AgNO3 1×10–4
  Ca3(PO4)2 1×10–6 Na3PO4 2×10–3
  Sr(OH)2 5×10–2 SrCl2 5×10–1
  CaF2 2×10–4 CaCl2 5×10–2
  MnCO3 1×10–5 Na2CO3 1×10–3
  CdS 1×10–7 Na2S 1×10–5
  Mg(OH)2 2×10–4 MgCl2 4×10–5
  SnI2 5×10–3 NaI 1×10–4

 

Задание 4. Гидролиз солей

Укажите, какие из приведенных ниже солей подвергаются гидролизу, напишите для них молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза по всем возможным ступеням и выражения для констант гидролиза. Укажите реакцию среды.

 

Номер варианта Соли Номер варианта Соли
  MnCl2, (NH4)2CO3, NаHCO3, Sr(NO3)2   NaClO4, CoSO4, KCN, NH4F
  Rb2S, KNO3, Fe2(SO4)3, Na2HPO4   RbH2PO4, K2SO4, Na2Se, Zn(NO3)2
  NaHS, Li2SO3, Cs2SO4, Bi(NO3)3   NaHSO3, CaClO2, MnF2, KMnO4
  BaS, Cr(NO3)3, (NH4)2S, CaCl2   KHSe, NH4NO2, MnSO4, Sr(CN)2
  NH4NO3, Na3PO4, Mg(CH3COO)2, K2SO4   Na3AsO4, CoSO4, CaSO4, Cu(CH3COO)2

 

Задание 5. Константа и степень гидролиза

Для указанных водных растворов солей заданной концентрации св вычислите константу гидролиза К Г, степень гидролиза b и значение рН раствора, учитывая только первую ступень гидролиза. Подберите индикатор. Какую соль надо добавить в данный раствор, чтобы усилить гидролиз?

 

Номер варианта Соль с, моль/л Номер варианта Соль с, моль/л
  Pb(NO3)2 0,1   FeCl2 0,01
  K2SO3 0,1   KF 0,001
  Na2CO3 0,01   AlI3 0,01
  Na3PO4 0,001   CH3COONa 0,1
  ZnSO4 0,1   CuBr2 0,001

 

 

Тема 6. Коллигативные свойства растворов
неэлектролитов и электролитов

Пример 1. При 25 °С давление насыщенного пара воды составляет 3,166 кПа (23,75 мм. рт.ст.). Определите при той же температуре давление насыщенного пара над 5 %-м водным раствором карбамида CO(NH2)2.

Решение

Для идеальных растворов при постоянной температуре в состоянии равновесия между раствором и газовой фазой над ним давление насыщенного пара каждого компонент рi выражается уравнением:

pi = ,

где Ni – мольная доля компонента, – давление пара чистого компонента.

Вычислим мольную долю растворителя Ni по формуле

,

где n 1и n 2 – число молей растворителя и растворенного вещества соответственно.

В 100 г раствора содержится 5 г карбамида (мольная масса 60 г/моль) и 95 г воды (мольная масса 18 г/моль). Количество карбамида и воды соответственно равно:

n 1 = = 5,278 моль; n 2 = = 0,083 моль.

Находим мольную долю растворителя (воды):

.

Следовательно,

pi = = 0,985×3,166 = 3,119 кПа (или 23,31 мм рт. ст.).

Пример 2. Рассчитайте, при какой температуре должен кристаллизоваться раствор, содержащий в 250 г воды 54 г глюкозы C6H12O6.

Решение

Понижение температуры замерзания растворителя (воды) выражается уравнением

Т крист = K кр× сm,

где K кр – криоскопическая постоянная данного растворителя, сm – моляльность раствора.

Определим моляльность раствора (М(С6Н12О6) = 180 г/моль):

моль/кг,

Т крист = K кр× сm = 1,86×1,2 = 2,23 °С.

Следовательно, раствор будет кристаллизоваться при –2,23 °С.

Пример 3. Раствор, содержащий 8 г некоторого вещества в 100 г диэтилового эфира, кипит при 36,86 °С, тогда как чистый эфир кипит при 35,60 °С. Определите молекулярную массу растворенного вещества.

Решение. Из условия задачи находим разность температур кипения:

Т кип = 36,86 – 35,60 = 1,26°.

Повышение температуры кипения раствора определяется по уравнению

Т кип = K эб× сm,

где K эб – эбуллиоскопическая постоянная растворителя.

Определяем моляльность раствора:

моль/1000 г эфира.

Молекулярную массу растворенного вещества найдем из соотношения

откуда

г/моль.

Пример 4. Навеска вещества массой 12,42 г растворена в 500 см3 воды. Давление пара полученного раствора при 20 °С равно 3732,7 Па. Давление пара воды при той же температуре равно 3742 Па. Рассчитайте мольную массу растворенного вещества.

Решение. Пользуясь законом Рауля и учитывая условия задачи, получим:

P = 3742 – 3732,7 = 9,3 Па; n 2 = 27,78 моль,

тогда число молей (n 1) растворенного вещества будет равно

0,069 моль.

Поскольку , то = 180 г/моль.

Пример 5. Раствор, содержащий 0,85 г хлорида цинка в 125 г воды, кристаллизуется при –0,23 °С. Определите кажущуюся степень диссоциации ZnCl2.

Решение. Найдем моляльную концентрацию сm соли в растворе. Поскольку мольная масса ZnCl2 равна 136,3 г/моль, то

моль/кг.

Определим понижение температуры кристаллизации без учета диссоциации электролита (K кр воды равна 1,86):

Т крист.выч = K кр× сm = 1,86×0,050 = 0,093 °С.

Сравнивая найденное значение с экспериментально определенным понижением температуры кристаллизации, вычисляем изотонический коэффициент i:

i = ∆ Т крист/∆ Т крист.выч = 0,23/0,093 = 2,47.

Кажущуюся степень диссоциации aсоли найдем из соотношения

где n – общее число ионов (ZnCl2 ® Zn2+ + 2 Cl)

Пример 6. При растворении гидроксида натрия массой 12 г в воде массой 100 г температура кипения повысилась на 2,65°. Определите степень диссоциации (%) гидрокcида натрия.

Решение. Для сильных электролитов имеем:

Т кип. = i × K эб× сm.

Откуда

Тогда

.

Пример 7. Определите осмотическое давление раствора сахарозы при 0 °С, если при 20 °С осмотическое давление этого же раствора равно 1,066×105 Па.

Решение. Осмотическое давление – это минимальное давление, которое нужно приложить к раствору, чтобы остановить осмос. Согласно закону Вант-Гоффа, осмотическое давление (кПа) равно

,

где с – молярная концентрация раствора, моль/л; R – молярная газовая постоянная 8,314 , Т – температура, К.

Определим концентрацию раствора сахарозы при известной температуре и осмотическом давлении:

моль/л,

тогда осмотическое давление сахарозы при 0 °С составит

= 0,044 × 8,314 × 273 = 99,7 кПа.

Эбуллиоскопическая и криоскопическая константы зависят только от природы растворителя.

Значения этих констант для некоторых растворителей представлены в следующей таблице.

 

Растворитель Ккр, Кэб,
Вода 1,86 0,52
Бензол 5,10 2,57
Этиловый эфир 2,12
Фенол 7,3 3,60
Этанол 1,99 1,22
Ацетон 1,80
Уксусная кислота 3,9 3,1
CCl4 2,98 5,3

 

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...