Примеры решения задач. Пример 1.Раствор содержит 0,85 г хлорида цинка и 125 г воды, которая кристаллизуется при температуре –0,23 °С

Пример 1. Раствор содержит 0,85 г хлорида цинка и 125 г воды, которая кристаллизуется при температуре –0,23 °С. Рассчитайте кажущуюся степень диссоциации хлорида цинка в данном растворе.

Р е ш е н и е

Температура замерзания чистой воды равна Т = 0 °С, тогда

D T _зам = Т – T _зам = 0 – (–0,23) = 0,23 °С.

Моляльность раствора рассчитаем по формуле (3)

.

Изотонический коэффициент для данного раствора определяем из формулы (36)

.

Для соли CaCl₂ n = 3, тогда по уравнению (33) кажущаяся степень диссоциации равна

a = .

Пример 2. Определите концентрацию ионов ОН^– в 0,01 М растворе гидроксида аммония, если К _Д(NH₄OH) = 1,77 · 10^-5.

Р е ш е н и е

Данный электролит в водном растворе диссоциирует обратимо по схеме NH₄OH Û NH + ОН^–. Поскольку К _Д(NH₄OH) << 1, значит гидроксид аммония очень слабый электролит. Тогда для определения степени диссоциации NH₄ОН можно использовать формулу (25)

a = .

Концентрацию ионов ОН^– найдем по уравнению (20)

[ОН^–] = n × a × C ₂ = 1× 0,042× 0,01 = 4,2 · 10^-3.

Пример 3. Вычислите концентрацию ионов ОН ˉ в растворе, содержащем смесь NH₄OH (С ₂ = 0,2 M) и NH₄Сl (С = 1 M), К _Д(NH₄OH) = = 1,77 · 10^-5.

Р е ш е н и е

Концентрация ионов ОН ˉ определяется уравнением диссоциации слабого электролита по схеме NH₄OH Û NH₄⁺ + OH ˉ .

Выражение для константы диссоциации имеет вид K _Д = .

Тогда [ОН ˉ] = .

NH₄Сl – сильный электролит, диссоциирует на ионы полностью по схеме NH₄Cl Û NH + Cl^–. Тогда [NH₄⁺] = С = 1 моль/л, поскольку концентрацией ионов NH , полученной за счет диссоциации слабого электролита NH₄OH, можно пренебречь. Отсюда

[ОН ^–] = = 3,6×10^-6 моль/дм³.

Пример 4. Рассчитайте концентрации ионов в 0,01 М растворе K₂SO₄.

Р е ш е н и е

K₂SO₄– сильный электролит,диссоциирует по уравнениюK₂SO₄ ® 2K ⁺ + SO . Следовательно, концентрации ионов определяем по формуле (21)

[K ⁺ ] = 2× С ₂ = 2 × 0,01 = 0,02 моль/дм³; [SO ] = С ₂ = 0,01 моль/дм³.

Пример 5. Рассчитайте активность ионов водорода в 0,03 М растворе серной кислоты.

Р е ш е н и е

Н₂SO₄ − сильная двухосновная кислота, которая полностью распадается на ионы по уравнению Н₂SO₄ → 2H⁺ + SO . Тогда концентрации ионов из формулы (21) равны [Н ⁺ ] =2× 0,03 = 0,06 М; [SO ] = 0,03 М. Ионную силу раствора рассчитаем по формуле (32)

I = ½ × (0,06·1² + 0,03 · 2²) = 0,09.

Коэффициент активности γ(Н⁺) найдем из справочника [8]. Для ионной силы I = 0,09 коэффициент активности однозарядного иона γ₊ = 0,847. Тогда по формуле (26)

а = [Н⁺] ×g₊ = 0,06 ×0,847 = 0,051 М.

Пример 6. Определите активность нитрата стронция в растворе с концентрацией 0,06 моль/кг?

Р е ш е н и е

Sr(NO₃)₂диссоциирует по уравнению Sr(NO₃)₂ Û Sr²⁺ + 2 . Так как С_m = 0,06 моль/кг,то равновесные концентрации ионов равны

[Sr²⁺] = 0,06 моль/кг; [ ] = 2 × 0,06 = 0,12 моль/кг.

По уравнению (32) находим ионную силу раствора

I = 1/2 ×([Sr²⁺] × z + [ ] × z ) = 1/2×(0,06×2² + 0,12×1²) = 0,18.

По формуле (31) вычисляем средний ионный коэффициент активности электролита

lgg_± = – 0,5×½ × ½× = – 0,5×½2 × 1½× = –0,424.

Следовательно, f _± = 10^–0,424 = 0,376.

Среднюю ионную моляльность электролита найдем по формуле (30)

С _± = .

Активность Sr(NO₃)₂ оцениваем по уравнению (27)

а ₂ = моль/кг.