Растворы электролитов

(задачи №№ 276 – 300).

Литература:

1. Глинка Н.Л. "Общая химия". - М.: Интеграл-Пресс. 2009г. 231 -254 с.

2. Коробейникова Е.Г., Чуприян А.П., Аксенов А.Н. Вопросы и задачи по химии. СПб. 2001 г. 20 - 21с.

3. Глинка Н.Л. "Задачи и упражнения по общей химии". - Учебное пособие. - М.: КНОРУС, 2011, 240с.

Для выполнения заданий можно воспользоваться таблицей электродных потенциалов (таблица 3 приложения).

Тема предполагает подробное изучение следующих основных вопросов. Теория электролитической диссоциации Аррениуса. Катионы и анионы. Гидратация ионов по И.А. Каблукову. Современные представления о процессе диссоциации.

Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Константа диссоциации слабых электролитов. Закон разбавления Оствальда. При расчетах следует пользоваться таблицей 3 приложения.

Диссоциация кислот, гидроксидов, солей в свете теории электролитической диссоциации. Ионно-молекулярные уравнения.

Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель рН.

Растворы солей в воде. Понятие произведения растворимости и факторов, на него влияющих. Растворимость солей в воде. Жесткость воды и способы ее устранения. Использование пенообразователей в воде с различной жесткостью.

Гидролиз солей. Константа гидролиза. Факторы, влияющие на степень гидролиза.

Пример 12.1. Вычислить рН 10^{-4 М раствора гидроксида калия.}

Решение:

Гидроксид калия – сильный электролит и полностью диссоциирует в водном растворе:

КОН «К⁺ + ОН^-.

Концентрация ионов ОН^- равна исходной концентрации щелочи КОН.

[ОH^-] = 10^-4 моль/л

Используя ионное произведение воды, рассчитаем концентрацию ионов Н⁺ в растворе:

[H⁺] = 10^-14 /[ОH^-] = 10^-14/10^-4 = 10^-10 моль/л.

Вычислим рН данного раствора щелочи.

рН = -lg[H⁺] = - lg 10^-10 = 10

Пример 12.2. Определить рН 0,1 М раствора муравьиной кислоты, если ее константа диссоциации составляет К_дис. = 2,5×10^-4.

Решение:

Уравнение диссоциации муравьиной кислоты

НСООН «Н⁺ + СООН^-.

Воспользуемся формулой

[H⁺] = = = 5×10^-3 моль/л

Рассчитаем рН раствора:

рН = -lg[H⁺] = - lg 5×10^-3 = 3- lg 5 = 3-0,7 = 2,3

Варианты заданий

276. Вычислить рН 10^{-5 М раствора НС} N и 10^{-5 М раствора Н} J.

277. Составить молекулярное и ионно-молекулярное уравнение гидролиза СuCl₂ и СН₃СООNа. Указать область рН растворов.

278. Вычислить рН 10^{-4 М раствора Н} NО₂ и 0,001 М раствора НВr.

279. Составить молекулярное и ионно-молекулярное уравнение гидролиза К₃РО₄ и КI. Указать область рН растворов.

280. Вычислить рН 1 М раствора СН₃СООН и 10^{-1 М раствора} RbOH.

281. Составить молекулярное и ионно-молекулярное уравнение гидролиза нитрата алюминия и фторида калия. Указать область рН растворов.

282. Вычислить рН 0,1 М раствора НСООН и 1 М раствора НJ.

283.Составьте молекулярное и ионно-молекулярное уравнение гидролиза сульфида калия и бромида цинка. Укажите область рН полученных растворов.

284.Вычислить рН 0,01 М раствора азотистой кислоты и 0,01 М раствора гидроксида калия.

285.Составьте молекулярное и ионно-молекулярное уравнение гидролиза NaNO₂ и Fe(NO₃)_3. Указать область рН растворов.

286. Вычислить рН 0,001 М раствора фтористоводородной кислоты и 0,00001 М раствора гидроксида натрия.

287. Составить молекулярное и ионно-молекулярное уравнение гидролиза перхлората натрия и фторида аммония. Указать область рН растворов.

288. Вычислить рН 0,001 М раствора плавиковой кислоты и 0,0001 М раствора азотной кислоты.

289. Составить молекулярное и ионно-молекулярное уравнение гидролиза сульфида аммония и сульфата аммония. Указать область рН растворов.

290. Вычислить рН 1 М раствора циановодородной кислоты и 0,001 М раствора гидроксида цезия.

291.Вычислить рН 0,001 М раствора сероводородной и 0,0001 М раствора соляной кислоты.

292. Составить молекулярное и ионно-молекулярное уравнение гидролиза FeCl₃ и NaCN. Указать область рН растворов.

293. Вычислить рН 0,00001 М раствора угольной кислоты и 0,00001 М раствора гидроксида натрия.

294. Составить молекулярное и ионно-молекулярное уравнение гидролиза К₂СО₃ и СоSO₄. Указать область рН растворов.

295. Вычислить рН 0,001 М раствора циановодородной кислоты и 0,0001 М раствора гидроксида натрия.

296. Составить молекулярное и ионно-молекулярное уравнение гидролиза карбоната натрия и хлорида цинка. Указать область рН растворов.

297. Вычислить рН 0,1 м раствора уксусной кислоты и 0,0001 М раствора иодоводородной кислоты.

298. Составить молекулярное и ионно-молекулярное уравнение гидролиза СrCl₃ и Са(NO₃)₂. Указать область рН растворов.

299. Составить молекулярное и ионно-молекулярное уравнение гидролиза сульфата калия и бромида аммония. Указать область рН растворов.

300. Вычислить рН 0,1 М раствора муравьиной кислоты и 0,00001 М раствора хлорной кислоты.

13. СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ СОСТАВА РАСТВОРОВ

(задачи №№ 301 – 325).

Литература:

1. Глинка Н.Л. "Общая химия". - М.: Интеграл-Пресс. 2009г. 216 - 219 с.

2. Коробейникова Е.Г., Чуприян А.П., Аксенов А.Н. Вопросы и задачи по химии. СПб. 2001 г. 17 - 19с.

3. Глинка Н.Л. "Задачи и упражнения по общей химии". - Учебное пособие. - М.: КНОРУС, 2011, 240с.

Для выполнения заданий можно воспользоваться таблицей электродных потенциалов (таблица 3 приложения).

При изучении данной темы основными вопросами являются следующие:

Классификация растворов. Способы выражения состава растворов.

Вода. Нахождение в природе. Состав и строение молекулы воды. Основные физико-химические свойства воды. Жесткость воды и способы ее устранения.

Образование растворов. Сольватация и гидратация. Теория образования растворов Д.И. Менделеева. Термодинамические основы процесса растворения. Суммарный тепловой эффект растворения вещества.

Растворимость и факторы, влияющие на нее: природа вещества и растворителя, агрегатное состояние, внешние условия (температура, давление). Растворимость газов в жидкостях. Закон Генри. Парциальное давление, закон Дальтона. Взаимная растворимость жидкостей. Растворимость твердых веществ в жидкостях.

Пример. В герметичной емкости объемом 30 м³, заполненной на 1/3, давление паров ацетона при температуре 30⁰С составляет 190 мм рт.ст. Определить концентрацию паров ацетона в % и объем его паров в м³.

Решение:

1. Объемная концентрация паров (газов) в замкнутом объеме рассчитывается через давление насыщенного пара по формуле:

, %,

где

j_ОБ - объемная концентрация газа или пара, %;

Р _S- давление насыщенного пара при данной температуре, мм рт.ст., кПа,

МПа, атм; Р _s рассчитывают по уравнению Антуана или определяют по

номограмме (если не дано по условию задачи).

Р _АТМ - внешнее давление, мм рт.ст., кПа, МПа, атм.

В условии данной задачи величина атмосферного давления не указана, поэтому принимаем его равным нормальному атмосферному давлению.

Определим объемную концентрацию паров ацетона:

25 %

2. По условию задачи в емкости жидкий ацетон занимает 1/3 всего объема. Следовательно, газообразная фаза, в которую входят пары ацетона и воздух, составляет 2/3 объема емкости или

30 × (1/3) = 10 м³.

25 % этого объема составляют пары ацетона. Определим объем паров ацетона в м³:

10 × 0,25 = 2,5 м³

Ответ: объемная концентрация паров ацетона составляет 25 %;

объем паров ацетона составляет 2,5 м³.

Варианты заданий

301. При взаимодействии 10 мл 0,3 М раствора Fe₂(SO₄)₃ и 20 г 5 %-ного раствора NaOH выпал осадок Fe(OН)₃. Определить массу осадка.

302. Сколько мл раствора серной кислоты с массовой долей H₂SO₄ 96 % (плотностью 1,84 г/мл) нужно взять для приготовления 250 мл 0,5 М раствора серной кислоты?

303. Какой объем воды потребуется для растворения 8 г KNO₃, если в приготовленном растворе массовая доля соли должна составить 1 %.

304. К раствору серной кислоты объемом 300 мл с массовой долей H₂SO₄ 30 % (плотностью 1,22 г/мл) добавили 1 л воды. Рассчитайте %-ную концентрацию полученного раствора.

305. Сколько г СаСО₃ выпадает в осадок при смешении 30 г 10 %-ного раствора СаСl₂ и 40 мл 0,6 М раствора Na₂СО₃?

306. Плотность 40 %-ного раствора КОН равна 1,4 г/мл. Сколько г КОН потребуется для приготовления 500 мл 40 %-ного раствора? Вычислить молярную концентрацию этого раствора.

307. Какой объем 15 %-ного (по массе) раствора H₂SO₄ (плотностью 1,10 г/мл) потребуется для полного растворения 27 г алюминия?

308. В герметичной емкости объемом 40 м³, заполненной жидкостью на ½, давление паров скипидара С₁₀Н₁₆ при 50⁰С составляет 16 мм рт.ст. Определить концентрацию паров скипидара в % и объем его паров в м³.

309. В резервуаре емкостью 1000 м³, заполненном на 1/3 жидкостью, давление паров гексана С₆Н₁₄ при 15⁰С составляет 95 мм рт.ст. Определить концентрацию паров гексана в % и объем паров гексана в м³.

310. Плотность раствора с массовой долей гидроксида натрия 10 % равна 1,1 г/мл. Сколько граммов NaOH потребуется для приготовления этого раствора объемом 40 мл? Какова его молярная концентрация?

311. Сколько граммов воды надо добавить к 100 мл раствора с массовой долей HCl 20 % (плотностью 1,1 г/мл), чтобы получить раствор с массовой долей HCl 4 %?

312. Слили 30 г 2 %-ного раствора ацетата свинца Pb(CH₃COO)₂ и 50 мл 1 М раствора иодоводородной кислоты HI. Определите массу осадка иодида свинца.

313. Химическая склянка объемом 500 мл заполнена ацетоном СН₃СОСН₃ на 2/3 объема. Давление паров ацетона при 25⁰С составляет 184 мм рт.ст. Определить объемную концентрацию паров ацетона в % и объем паров в м³. Атмосферное давление 773 мм рт.ст.

314. В бочке объемом 100 м³, заполненной на ¾, давление паров ацетона СН₃СОСН₃ при температуре 20⁰С составляет 100 мм рт.ст. Найти концентрацию паров ацетона в % и объем его паров в м³.

315. В резервуаре объемом 30 м³, заполненном на 4/5, давление паров гексана С₆Н₁₄ при нормальных условиях составляет 90,7 мм рт.ст. Найти концентрацию паров гексана в % и объем его паров в м³.

316. Определить концентрацию насыщенных паров ацетона СН₃СОСН₃ в емкости 150 м³, заполненной наполовину, при температуре 22⁰С и нормальном давлении. Давление насыщенного пара ацетона при этой температуре 110,3 мм рт.ст. Вычислить объем паров ацетона в м³.

317. Смешали 100 мл 1 М раствора сульфата натрия Na₂SO₄ и 170 г 3 %-ного раствора хлорида бария BaCl₂. Определить массу осадка сульфата бария.

318. Цистерна емкостью 500 м³ заполнена октаном С₈Н₁₈ на ¾. Давление паров октана при 40⁰С составляет 30 мм рт.ст. Определить концентрацию парво октана в % и объем его паров в м³.

319. Сколько мл раствора гидроксида калия с массовой долей КОН 10 % (плотностью 1,08 г/мл) можно приготовить из 15 г КОН? Вычислите молярность полученного раствора.

320. В 100 мл раствора содержится 1 г хлорида натрия NaCl. Рассчитайте молярность этого раствора. Сколько мл данного раствора необходимо взять для приготовления 500 мл 0,001 М раствора хлорида натрия?

321. После упаривания 10 %-ного раствора гидроксида натрия NaОН массой 6 кг его масса стала 1420 г. Найти массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

322. Технологический аппарат объемом 5 м³ заполнен метиловым спиртом СН₃ОН на 1/5. Давление паров метилового спирта при 50⁰С составляет 360 мм рт.ст. Определить объем паров метанола в м³ и концентрацию его паров в %.

323. Сколько граммов гидроксида никеля Ni(OH)₂ образуется при взаимодействии 50 г 0,1 %-ного раствора хлорида никеля NiCl₂ и 100 мл 0,01 М раствора гидроксида натрия NaОН?

324. Чему равна молярность 30 %-ного раствора гидроксида натрия NaОН, плотность которого 1,328 г/мл. К 1 литру этого раствора прибавили 5 литров воды. Вычислить процентную концентрацию полученного раствора.

325. Смешали 300 г 20 %-ного и 500 г 40 %-ного раствора хлорида натрия NaCl. Чему равна процентная концентрация полученного раствора?