Тема 5. Растворы электролитов

 

Задание 1. Ионная сила раствора

 

Вычислите ионную силу I раствора и активность ионов a_i в растворе, содержащем два сильных электролита заданных молярных концентраций с_в. 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 с_в 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 р_i выражается уравнением:

p_i = ,

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

Вычислим мольную долю растворителя N_i 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,

p_i = = 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× с_m,

где K _кр – криоскопическая постоянная данного растворителя, с_m – моляльность раствора.

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

моль/кг,

∆ Т _крист = K _кр× с_m = 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× с_m,

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 с_m 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× с_m = 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× с_m.

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

 

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: