Равновесия в растворах электролитов - раздел Образование, ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК ДВФУ
Электролитами Называют Вещества, Расплавы И Растворы Которых ...
Электролитами называют вещества, расплавы и растворы которых проводят электрический ток. Неэлектролиты электрический ток не проводят. Электролиты делят на две большие группы: cильные и слабые. Сильные электролиты в растворах ионизированы полностью
КА К+ А; HNOH+ NO,
а слабые – частично
KA К+ А; CHCOOH H+ CHCOO.
Количественными характеристиками процесса диссоциации слабого электролита являются степень диссоциации и константа диссоциации К
= , (0≤≤1); К= .
Cвязь между степенью диссоциации и константой диссоциации описывается уравнением Оствальда: К= ,
где С – молярная концентрация электролита, моль/л.
Для очень слабых электролитов уравнение преобразуется в более простое К= С, откуда .
В растворах электролитов существует взаимное влияние ионов: одноименные по заряду ионы отталкиваются, а разноименные – притягиваются. В результате часть ионов оказывается в связанном состоянии. Это приводит к изменению свойств растворов, уменьшению концентрации кинетически самостоятельных частиц, как бы к снижению диссоциации электролита. Для количественного определения этого влияния используют величину ионной силы раствора (I):
I = (Cz+ Cz+ … + Cz),
где С,C, …, C- молярные концентрации ионов в растворе, моль/л; z,z,…,z- заряды ионов, соответственно.
Ионная сила является аддитивной величиной, т.е. каждый электролит вносит свой вклад в величину I независимо от других.
Для каждого иона определенному значению ионной силы соответствует свой коэффициент активности f, который показывает, какая часть ионов от их общего числа находится в активном, т. е. несвязанном состоянии.
Состав растворов электролитов часто характеризуют эффективной концентрацией, называемой активностью (а). Активность связана с молярной концентрацией соотношением: a = f C. При уменьшении концентрации коэффициент активности f стремится к единице и, следовательно, активность практически равна молярной концентрации.
В растворах слабых электролитов, где значение ионной силы низкое, и для разбавленных растворов сильных электролитов, можно принять а = С.
Пример 1. Рассчитать, как изменится рН раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией 0,05 моль/л при введении в него 0,05 моль/л хлорида натрия.
Решение:
а) Находим рН раствора чистой щелочи. Согласно уравнению диссоциации NaOH Na+ OH C= C = 0,05 моль/л.
Ионная сила данного раствора:
I = .
По таблице находим коэффициент активности для однозарядных ионов
f = 0,85. Тогда, а= fC= 0,85∙0,05 = 0,0425 моль/л и
б) Рассчитаем рН после добавления в раствор щелочи соли хлорида натрия. Хлорид натрия диссоциирует полностью NaCl Na+ Cl,
давая в раствор 0,05 моль/л ионов Naи 0,05 моль/л ионов Cl. Следовательно, ионная сила такого раствора станет равной 0,1.
I =
При такой ионной силе f= 0,8 (см. таблицу).
рOН = - lg a= - lg 0,8∙0,05 = - lg 0,04 =1,4; pH = 14 – pOH = 14 – 1,4 = 12,6
Таким образом, рН уменьшится с 12,63 до 12,6.
Ответ: рН уменьшится с 12,63 до 12,6
Пример 2. Вычислить концентрацию ионов водорода Ни степень диссоциации уксусной кислоты в растворе с молярной концентрацией эквивалента кислоты 0,001 моль/л.
Решение:Уксусная кислота - слабый электролит
СHCOOH H+ CHCOO.
C= C, = , K= 1,8∙10,
= = 0,134, C= 0,134∙0,001 = 1,34∙10моль/л.
Ответ: C= 1,34∙10моль/л.; = 0,134
Пример 3. Выпадет ли осадок при смешивании равных объемов сульфата марганца с С(MnSO) = 0,01 моль/л и раствора сульфида аммония с С((NH)S) = 0,02 моль/л?
Решение:MnSO+ (NH)S = MnS+ (NH)SO
Осадок будет образовываться только в том случае, если [Mn]∙[S] > ПР.
При сливании равных объемов растворов концентрации уменьшились вдвое, т.е. концентрация сульфата марганца стала 0,005 моль/л, а концентрация сульфида аммония – 0, 01 моль/л.
Полученная величина произведения концентраций меньше справочного значения константы растворимости ( K= 6 ∙10-6) следовательно, вещество растворится полностью и раствор с С (Са(ОН)) = 0,002 моль/л приготовить можно.
Ответ: можно
Пример 5. Рассчитать константу гидролиза сульфида натрия по двум ступеням и сделать вывод о возможности протекания гидролиза по второй ступени при комнатной температуре.
Решение: В водном растворе сульфид натрия полностью диссоциирует на ионы NaS 2Na+ S. Данная соль образована сильным основанием NaOH и слабой кислотой HS, поэтому в реакцию с водой вступает S. Многозарядные ионы гидролизуются ступенчато:
S+ НО = HS+ OH (первая ступень гидролиза)
HS+ НО = HS + OH (вторая ступень гидролиза).
Для первой ступени К== = =
= = 8,13 ∙ 10-2
Для второй ступени К= = = =
= = 9 ∙ 10-8
К>>К, что свидетельствует о том, что по второй ступени гидролиз практически не идет при комнатной температуре. Для сдвига равновесия в сторону усиления гидролиза следует повышать температуру и разбавлять раствор.
Ответ: вторая ступень гидролиза практически
не идет при комнатной температуре
Пример 6. Рассчитать рН водного раствора хлорида алюминия с молярной концентрацией 0,01 моль/л.
Решение: В растворе соль полностью диссоциирует на ионы AlClАl+3Cl. Соль, образованна слабым основанием Al(OH)и сильной кислотой HCl, поэтому гидролиз идет по катиону Al.
При комнатной температуре гидролиз протекает по первой ступени
Al+ HO= AlOH+ H, среда кислая, рН < 7
К== == = 7,25∙
Поскольку значение константы гидролиза Кмало, оценим степень гидролиза по формуле = = = = 2,7∙10
Концентрацию Н, образующихся в результате гидролиза соли, находим по формуле: С= С(соль) = 2,7∙10-2∙10 -2= 2,7∙10(моль/л).
Откуда рН = - lg C= - lg 2,7∙10= - lg 2,7 + (- lg 10) = - 0,43 + 4 = 3,57.
Ответ: среда кислая, рН = 3,57
Задания для самостоятельного решения:
Из четырех веществ выбрать сильные и слабые электролиты и составить уравнение диссоциации их в водном растворе.
1. Рассчитать рН растворов электролитов из столбцов 1 и 2 для соответствующих концентраций, данных в столбцах 1а и 2а. Для раствора сильного электролита определить ионную силу раствора и активность катионов и анионов. Для раствора слабого электролита рассчитать степень диссоциации по приближенной формуле Оствальда. Написать выражение для констант диссоциации слабого электролита по всем возможным ступеням.
2. В столбце 3 приведены малорастворимые электролиты. Написать выражение константы растворимости для малорастворимого электролита. Определить, можно ли приготовить раствор этого электролита молярной концентрации, указанной в столбце 3а.
3. Написать уравнение гидролиза соли, данной в столбце 4, по всем возможным ступеням и выражение для констант гидролиза по этим ступеням. Рассчитать рН раствора соли, учитывая только первую ступень гидролиза (концентрация соли указана в столбце 4а). Указать реакцию среды раствора. Определить, как будет изменяться рН раствора при нагревании и почему?
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Равновесия в растворах электролитов
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Учебно-методического комплекса дисциплины
«Химия»
Учебно-методический комплекс дисциплины «Химия» разработан для студентов 1 курса по специальности 180100.62 – «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объе
Annotation
The given Chemistry Courseware is worked out specially for first year students, whose branch of study is construction, university discipline number 180100.62 «Shipbuilding, ocean engineering and sy
ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК ДВФУ
Согласовано
«УТВЕРЖДАЮ»
Инженерная школа ДВФУ
Заведующий кафедрой
общей, неорганической
и элементоорганической химии
Оборотная сторона титульного листа РПУД
I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «10_____» ____09_____________ 2012 г. № ___1___
Заведующий кафедрой __________
Цели освоения дисциплины
Требования к образованию бакалавров включают определенный минимум знаний в области химии. Данный курс предназначен для подготовки дипломированных бакалавров и ставит своей целью помочь будущим бака
Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Необходимо отметить, что темпы развития современной науки, и химии в том числе, исключительно высоки: каждые десять лет общий объем научной информации возрастает в три – четыре раза. При этом основ
Начальные требования к освоению дисциплины
Дисциплина «Химия» изучается на базе курса химии средней школы. В связи с этим для освоения курса студент должен знать:
1. Символику химических элементов и устройство периодической системы
Фактический уровень
В результате теоретического изучения дисциплины студент должен знать:
1. Химическую терминологию при описании химических систем;
2. Классификацию элементов, простых и сложных веще
Операционный уровень
В результате практического изучения дисциплины студент должен уметь:
1. Логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
2. Уметь записывать уравне
Аналитический уровень
1. Выделять и формулировать химическую проблему или ее аспекты в процессе решения конкретной научно-технической задачи (ОК-10);
2. Интерпретировать полученные результаты термодинамических
Строение вещества
Атомно-молекулярная теория. Основные определения. Моль. Законы стехиометрии. Язык химии.
Строение атома. Ядро и электроны. Атомный номер элемента. Изотопы. Волновые свойства электрона. Ква
Жидкие системы – растворы
Жидкие системы. Область жидкого состояния. Жидкие растворы. Растворение и растворимость. Общие свойства растворов неэлектролитов. Законы Рауля и Вант-Гоффа. Особенности химических реакций в жидких
Окислительно-восстановительные процессы
Окислители и восстановители. Уравнения реакций окисления-восстановления. Направление реакций. Сила окислителей и восстановителей. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы.
Эле
Образовательные технологии
В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по данному направлению подготовки реализация компетентного подхода предусматривает использование активных и интерактивных форм проведения заня
Перечень типовых экзаменационных вопросов
1. Характеристика свойств элемента и его соединений по электронной формуле и по положению в периодической системе элементов.
2. Строение и свойства молекул по типу химических связей.
Рейтинговая оценка по дисциплине
Распределение баллов по видам учебных работ
Таблица 4
№ п/п
Виды учебной деятельности студента, учитываемые в рейтинговой оценке
Оц
Тема 2. Химическая связь
Цели и задачи:
На фактическом уровне получения знаний:
1. Понятие молекулы и иона;
2. Основные положения теории химического строения А.М. Бутл
Тема 1. Межмолекулярное взаимодействие
Цели и задачи:
На фактическом уровне получения знаний:
1. Понятие межмолекулярного взаимодействия и его особенности;
2. Виды межмолекулярных взаим
Тема 2. Агрегатные состояния вещества
Цели, задачи:
На фактическом уровне получения знаний:
1. Понятия твердого, жидкого, газообразного и плазменного, конденсированного, кристаллического и амор
Тема 1. I и II закон термодинамики
Цели, задачи:
На фактическом уровне получения знаний:
1. Термодинамическое описание системы. Классификация систем и термодинамические параметры системы;
Тема 1. Физико-химические свойства растворов
Цели, задачи:
На фактическом уровне получения знаний:
1. Основные понятия, используемые для описания водных растворов: компонент, фаза, раствор, растворите
Тема 2. Растворы электролитов
Цели, задачи:
На фактическом уровне получения знаний:
1. Электролиты сильные и слабые, кислоты, основания, соли, Изотонический коэффициент;
2. Сам
Тема 1. Коллоидные растворы
Цели, задачи:
На фактическом уровне получения знаний:
1. Коллоидное состояние вещества и основные условия возникновения такого состояния;
2. Класс
Тема 1. Окислительно–восстановительные реакции
Цели, задачи:
На фактическом уровне получения знаний:
1. Понятие эффективного заряда атома в молекуле. Окислители и восстановители. Окислительно–восстанови
Тема 2. Электролиз
Цели, задачи:
На фактическом уровне получения знаний:
1. Электролиз, как окислительно-восстановительный процесс;
2. Катод и анод, их поляризация о
Тема 3. Коррозия и защита металлов
Цели, задач:
На фактическом уровне получения знаний:
1. Определение процесса коррозии;
2. Виды коррозионных разрушений;
3. Типы коррозион
Тема 1. Полимерные материалы
Цели, задачи:
На фактическом уровне получения знаний:
1. Классификация и номенклатура высокомолекулярных соединений;
2. Методы получения полимеров
Определение молярной массы эквивалента металла
Цель работы: познакомиться с газометрическим методом изучения химических реакций на примере определения молярной массы эквивалента металла.
Рекомендации
Методика выполнения опыта
В небольшую пробирку налейте 5 мл разбавленного раствора соляной кислоты при помощи пипетки так, чтобы не смочить кислотой стенки пробирки. Пробирку с кислотой осторожно наклоните и положите навеск
Расчёты и обсуждение результатов
Расчёт Мэ(Ме) можно выполнить двумя способами.
Первый способ:
1. Применив уравнение состояния идеального газа Клапейрона-Менделеева
Комплексные соединения
Цель работы:познакомиться со строением и свойствами комплексных соединений.
Рекомендации:при подготовке к работе повторите химические связи и меха
Опыт 1. Получение комплексных соединений
В две пробирки, согласно варианту работы, налейте по две – три капли вещества, в состав которого входит комплексообразователъ. Затем по каплям добавьте второе вещество до образования осадка и его р
Опыт 2. Разрушение комплексных ионов
К полученному в опыте 2 комплексному соединению (отмечено звездочкой) добавьте реактив (согласно варианту) до изменения окраски.
Таблица 2.2
Данные к опыту 2
Опыт 3. Участие комплексных ионов в реакциях обмена
В пробирку, согласно варианту, внесите две-три капли средней соли. Затем по каплям добавьте комплексного соединения до появления осадка.
Таблица 2.3
Данные к опыту
Опыт 4. Диссоциация комплексных и двойных солей
Возьмите две пробирки. Проведите качественные реакции на наличие и отсутствие в свободном виде в растворе исследуемого вещества центрального иона. Для этого внесите в пробирку по две – три капли ис
Методика проведения опыта
Тепловой эффект реакции нейтрализации определяется в простейшем калориметре. Объемы исходных веществ приведены в табл.1 согласно варианту.
Таблица 3.1
Объемы исходных веществ
Обработка результатов эксперимента
1. Определите изменение температуры раствора ∆T =Тк – Тн.
2. Рассчитайте количество теплоты Q(Дж), выделившейся в ходе реакции:
Q =(mкис + m
Химическая кинетика
Цель работы: исследование зависимости скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ и температуры.
Рекомендации: познакомьтесь с
Опыт 2. Зависимость скорости реакции от температуры
Исследуется полуэмпирическое правило Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса, графическое решение которого позволяет определить энергию активации реакции.
Методика выполнения опыта
Гидролиз солей
Цель работы:изучение процесса гидролиза солей разного типа, установление количественных характеристик процесса гидролиза, изучение влияния различных факторов на
Опыт 2. Влияние различных факторов на степень гидролиза
Опыт 2.1. Влияние разбавления на степень гидролиза
В сухую пробирку внесите с помощью пипетки 10-15 капель насыщенного раствора ацетата натрия и 1 каплю раствора фенолфталеина. Отме
Коллоидные растворы
Цель работы: получить конденсационным методом ряд коллоидных растворов, определить знак коллоидных частиц, провести их коагуляцию.
Краткие теоретические осн
Опыт 2. Получение золя гидроксида железа
Нагрейте в колбочке около 30 мл дистиллированной воды до кипения и прибавьте в кипящую воду по каплям концентрированный раствор хлорида железа (III) до получения раствора устойчивого темно-красного
Опыт 4. Коагуляция золей от действия электролитов
а) в три пробирки налейте одинаковое количество полученного во втором опыте золя гидроксида железа (III) и прилейте в первую пробирку несколько капель раствора хлорида натрия, во вторую – фосфата н
Электрохимические процессы
Цель работы: познакомиться с процессами взаимного превращения химической и электрической энергий.
Рекомендации:повторите теорию ок
Опыт 1. Медно - цинковый гальванический элемент
В два микростакана налить 1М растворы: в первый – раствор ZnSO4 и туда же опустить зачищенный цинковый электрод, во второй – раствор CuSO4 с опущенным в него зачищенным медным
Коррозия металлов
Цель работы: изучение важнейших процессов, протекающих при коррозии металлов.
Контрольные вопросы:
1. Каковы
Общие свойства металлов
Цель работы: изучить химические свойства металлов – важнейших конструкционных материалов. Оценить химическую устойчивость металлов в различных агрессивных среда
Опыт 3. Действие щелочей на металлы
Испытайте действие щелочей на следующие металлы: алюминий, цинк и медь. Для этого в отдельные пробирки поместите по кусочку названных металлов и прилейте в каждую немного концентрированного раствор
Основы атомно-молекулярного учения
При рассмотрении этой темы основное внимание уделить разделам:
1. Газовые законы;
2. Закон эквивалентов.
Усвоить основные
Закон эквивалентов
Эквивалент fХ - некая реальная или условная частица вещества Х, которая м
Элементы химической термодинамики
Знать:
1.Основные термодинамические функции: теплоту, работу, внутреннюю энергию, энтальпию, энтропию, изобарно-изотермический и изохорно-изотермический потенци
Химическая кинетика
Выучитьпонятия:
1. скорость химической реакции: истинная и средняя
2. константа скорости химической реакции
3. порядок и молекулярность реакции
Способы выражения состава растворов
Растворами называют гомогенные системы, состоящие из двух и более компонентов. Компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора, принято называть
Коллигативные свойства растворов
Свойства растворов, которые не зависят от природы растворенных частиц, а зависят только от их концентрации, называются коллигативными.
Основной закон, определяющий
Модуль 5. Основы электрохимии
Выучить следующие понятия:
1. окислитель, восстановитель, окисление, восстановление;
2. катод, анод;
3. электродный потенциал;
4. ЭДС
Коррозия металлов
Коррозиейназывают процесс самопроизвольного окисления металла в результате его физико-химического взаимодействия с окружающей средой (ΔG < 0). По механизму протекания р
I. Атомно-молекулярное учение
1. Для газов нормальными условиями считаются:
а) 101,3 кПа, 273 К; б) 1 кПа, 00 С; в) 100 Па, 250 С.
2. Значение универсальной газовой постоянной R в междуна
III. Химическая связь
1. Связь, осуществляемая благодаря образованию общих электронных пар, называется:
а) ковалентной; б) ионной; в) водородной.
2. Связь, обусловленная электростатическим притяжением
IV. Химическая термодинамика
1. Тепловой эффект реакции Fe2O3(к) + 3С(к) = 2Fe(к) + 3СО(г) можно рассчитать используя стандартные энтальпии образования по уравнению:
V. Химическая кинетика и равновесие
1. Во сколько раз следует увеличить давление, чтобы начальная скорость образования NO2 по реакции: 2NO(г) + О2(г) → 2NO2(г) возросла в 8 раз?
VI. Растворы неэлектролитов
1. Какую массу метанола (СН3ОН) должен содержать раствор с концентрацией 0,1 моль/л, если объем раствора составляет 0,5 литра:
а) 1,6 г; б) 32 г; в) 3,2 г.
2. Какую мас
VII. Растворы электролитов
1. Чему равна концентрация ионов калия в 0,1 М растворе сульфита калия, если степень диссоциации соли равна 0,75?
а) 0,15 М; б) 1,5 М; в) 0,75 М.
2. Какова концентрация ионов водо
А) Cs+ и NO3–; б) К+ и S2-; в) Ca2+ и Cl-.
4. С каким из веществ вступит в реакцию обмена в водном растворе бромид бария?
а) CuSO4; б) HNO3; в) LiOH.
5. Какие ионы могут одновременно находиться в водн
IX. Дисперсные системы и поверхностные явления
1. Дисперсными системами являются системы…
а) гетерогенные; б) гомогенные; в) однофазные.
2. Дисперсность системы характеризует…
а) меру раздробленности дисперсной фазы;
XI. Электрохимические процессы
1. Гальваническим элементом называется устройство, в котором:
а) происходит преобразование химической энергии окислительно-восстановительного процесса в электрическую энергию; б) происходи
XII. Коррозия
1. Укажите механизм коррозионного процесса бронзовых деталей (сплав медь-олово) в воде:
а) электрохимическая; б) химическая; в) биохимическая.
2. Какой вид коррозии стали вызывает
Перечень типовых экзаменационных вопросов
1. Характеристика свойств элемента и его соединений по электронной формуле и по положению в периодической системе элементов.
2. Строение и свойства молекул по типу химических связей.
Новости и инфо для студентов