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.
В-15 электролит NaOH W % 0,04 электролит Н2СО3 С0 = 0,04 моль/лТаблица 4
Решение
3.1.1. NaOH -сильный электролит Н2СО3 -слабый электролит
NaOH ↔ Na+ +OH - Н2СО3 ↔ НСО3- + Н+ НСО3- ↔ Н+ +СО32-
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 щелочноземель-ных), а также NH4OH;
4. К слабым электролитам относится также вода.
Слабые электролиты в отличие от сильных диссоциируют ступенчато.
3.1.2.
Рассчитаем молярную концентрацию раствора NaOH
В 100г раствора NaOH содержится 0,04г NaOH
ρ=1 г/мл V =100мл М(NaOH) =40г/моль СМ = 0,04/40*0,1 = 0,01моль/л
NaOH ↔ Na+ +OH -
11
Для определения коэффициента активности рассчитаем ионную силу раствора
I =1/2∑C * Z = ½( C (Na +)*Z2 (Na+ ) + C ( ОН-)*Z2 (ОН-)) =
= ½(0,01*1 + 0,01*1) =0,01 моль/л
Коэффициент активности ((ОН-) )
lg((ОН-) ) =-0,5*Z2 * √I =-0,5*12 * √0,01 = -0,05 ((ОН-) =0,89
[ OH- ] =(ОН-)*C(OH-) = 0,89*0,01 = 0,0089 моль/л
pOH = -lg[OH- ] = -lg[0,0089] = 2,05 pH = 14- 2,05 = 11,95
Если пренебречь активностью ионов OH-
pOH = -lg[OH- ] = -lg[0,01] = 2, pH = 14- 2, = 12
3.1.3
Н2СО3— слабый электролит — диссоциирует преимущественно по I ступени: Н2 СО3 ⇄ Н+ + НСО3 ˉ Кд =4,5*10-7
Согласно закона разведения Освальда
α = √Кд / СМ [H+] = СМ* α = √Кд* СМ = √4,5*10-7*0,04 =1,34*10-4 моль/л
рН=-lg[H+] = -lg[ 1,34*10-4 ] =3,87
По строгой формуле Освальда КД = С α2/ 1- α
4,5*10-7 *(1- α) = 0.04 α2
0,04 α2 + 4,5*10-7 α - 4,5*10-7 = 0 решаем квадратное уравнение
α =0,0033 [H+]=0,0033*0,04=1,32*10 -4моль/л
рН=-lg[H+] = -lg[ 1,32*10-4 ] =3,88
Сравнивая полученные результаты, делаем вывод, что, как по строгой, так и по приближенной формуле Освальда результаты практически совпадают
Н2СО3 ↔ НСО3- + Н+ Кд1 = [HCO3-]* [H+] /[H2CO3]
НСО3- ↔ Н+ +СО32 Кд2 = [CO32-]* [H+] /[HCO3-]
Константа диссоциации слабых электролитов – это константа равновесия процесса их диссоциации
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
