Определите, являются ли электролиты вашего варианта (таблица 4, столбцы 2 и 4) сильными или слабыми. Напишите уравнения диссоциации заданных электролитов в водном растворе. Дайте определение сильных и слабых электролитов.
3.1.2. Рассчитайте водородный показатель рН раствора электролита (столбец 2) при заданной массовой доле В, %. Принять плотность раствора равной единице.
3.1.3. Рассчитайте водородный показатель рН раствора электролита (столбец 4) при заданной молярной концентрации с0, (моль/л) (столбец 5).
При расчете рН заданных электролитов:
- для раствора сильного электролита рассчитайте ионную силу раствора и определите коэффициент активности.
- для раствора слабого электролита рассчитайте степень диссоциации по строгой и приближенной формуле Оствальда и сделайте вывод по полученным значением. Напишите выражение для констант диссоциации слабого электролита по всем возможным ступеням и дайте определение константы диссоциации.
Таблица 4
21 H2SO4 0,07 NH4OH 0,008
Решение
3.1.1. H2SO4 -сильный электролит NH4OH -слабый электролит
H2SO4 ↔ 2H + +SO4 2- NH4OH ↔ NH4+ +OH-
Сильные электролиты (> 30 %). При растворении в воде большая часть молекул диссоциирует на ионы.
К ним относятся:
1) почти все соли
2) многие минеральные кислоты, например, H2SO4, HNO3, HCl, HBr, HI, HClO4 и др.;
3) основания щелочных (металлы I группы – от Li до Fr) и щелочно-земельных металлов (металлы II группы от Са до Ва).
Слабые электролиты (< 3%). При растворении в воде лишь незна-чительное количество молекул диссоциирует на ионы.
К ним относятся:
1. Почти все органические кислоты, например, СН3СООН, НСООН и другие;
2
. Некоторые минеральные кислоты, например Н2СО3, H2S, HNO2, HClO, H2SiO3, H3BO3;
3. Многие основания металлов (кроме щелочных и щелочноземельных), а также NH4OH;
4. К слабым электролитам относится также вода.
Слабые электролиты в отличие от сильных диссоциируют ступенча-то
3.1.2.
Рассчитаем молярную концентрацию раствора H2SO4
В 100г раствора H2SO4 содержится 0,07г H2SO4
ρ=1 г/мл V =100мл М(H2SO4 ) =98г/моль
СМ = 0,07/98*0,1 = 0,007моль/л
H2SO4 сильный электролит CM =0,007
H2SO4 ↔ 2H+ +SO42-
1 2 1
Для определение коэффициента активности находим ионную силу раствора составит:
I =1/2∑C * Z2 = ½( C ( H+)*Z2 ( H+) + C ( SO42-)*Z2 (SO42-)) =
= ½(0,014*12 + 0,007*22) =0,021
Коэффициент активности ((Н+) )
lg((Н+) ) =-0,5*Z2 * √I =-0,5*12 * √0,021 = -0,0725
((Н+) =0,846
Тогда величина рН раствора серной кислоты составит
рН = –lga(H+ ) = –lg ((Н+ )·[Н+ ]) = –lg(0,846·0,014) = 1,93
Если пренебречь активностью ионов водорода,
то рН = –lg[H+ ] = –lg0,014 = 1,85
3.1.3
NH4OH -слабый электролит
NH4OH ↔ NH4+ +OH-
Кд =1,8*10-5
Согласно закона разведения Освальда
α = √Кд / СМ [ ОН-] = СМ* α = √Кд* СМ = √1,8*10-5*0,008 =3,79*10-4 моль/л
рОН=-lg[ОН-] = -lg[ 3,79*10-4 ] =3,42
рН = 14 -3,42 = 10,58
По строгой формуле Освальда КД = С α2/ 1- α
1,8*10-5 *(1- α) = 0.008 α2
0,008 α2 + 1,8*10-5 α - 1,8*10- 5 = 0 решаем квадратное уравнение
α =0,046 [ОН-]=0,046*0,008=3,68*10 -4моль/л
рОН=-lg[ОН-] = -lg[ 3,68*10-4 ] =3,43
рН = 14 -3,43 = 10,57
Сравнивая полученные результаты, делаем вывод, что, как по строгой, так и по приближенной формуле Освальда результаты практически совпадают
NH4OH ↔ NH4+ +OH-
Кд = [NH4+ ]* [ОH-] /[ NH4OH]
Константа диссоциации слабых электролитов – это константа равновесия процесса их диссоциации
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
