РАСТВОРЫ. СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ СОСТАВА РАСТВОРОВ

 

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача 9.1. Вычислить массовую долю (W, %), молярную (М), нормальную (н.), моляльную (М) концентрации и титр водного раствора

CuSO₄ (ρ =1, 107), полученного при растворении 10 г соли в 90 мл воды.

Решение.

Массовая доля растворимого вещества W, % = (m / Р) · 100, где m – масса растворенного вещества, г; Р – масса раствора, г.

Масса раствора Р = 90 + 10 = 100, W % = (10 / 100) · 100 = 10 %.

Молярная концентрация – число молей растворенного вещества в 1 л раствора.

В 1 литре раствора содержится CuSO₄:

100 г раствора содержит 10 г CuSO_4,

1000 · 1, 107 г (1 л раствора) содержит Х г CuSO_4.

1000 ·1, 107 · 10

Х = ― ― ― ― ― ― ― = 110, 7 г.

Молярная масса CuSO₄ равна 159, 5 г/моль.

Молярность раствора М = (110, 7 / 159, 5) = 0, 68 моль/л.

Нормальная концентрация – число эквивалентов растворенного вещества в 1 литре раствора.

Молярная масса эквивалента CuSO₄ равна ЭCuSО₄=М/2,

Нормальность N = (110, 7 · 2 / 159, 5) = 0, 68 · 2 = 1, 36 н.

Моляльная концентрация (М) – число молей растворенного вещества в 1000 г растворителя.

Количество г вещества в 1000 г растворителя будет:

10 г CuSO4 растворено в 90 г H2O, Х г CuSO₄ растворено в 1000 г H₂O.

Х=(10 ·1000 / 90) = 111, 1 г CuSO₄, М = (111, 1 / 159, 5) = 0, 61 моль.

Титр – количество граммов вещества в 1 мл раствора.

Т = ( количество граммов вещества в V мл раствора) = г/мл.

T = (110, 7 / 1000) = 0, 107 г/мл.

Задача 9.2. Рассчитать объемы (мл) воды и раствора серной кислоты

(96 %, ρ =1, 84), которые необходимы для приготовления 10 л 2 н. раствора.

Решение.

Для нахождения объема раствора 96% H₂SO₄ (ρ =1, 84) для приготовления 10 л 2 н. раствора можно воспользоваться соотношением N₁·V₁ = N₂·V₂, где N₁ и V₁ – нормальность и объем раствора, который надо приготовить; N₂ и V₂ – нормальность и объем исходного раствора.

Определяем нормальную концентрацию исходного раствора N =

(96·1, 84·10 / 49) =35, 6 н.

Рассчитываем объем 96 % раствора H₂SO₄, который необходим для приготовления 10 л 2 н. раствора.

35, 6 · V₁ = 2 ·10; V₁ = (2 · 10 / 35, 6) = 0, 56 л.

Определяем объем воды, необходимый для приготовления 10 л 2 н.

раствора серной кислоты.

10 – 0, 56 = 9, 4 л.

Задача 9.3. Вычислить молярную массу неэлектролита (мочевины), если в 500 мл раствора содержится 1, 35 г мочевины и осмотическое давление раствора равно 836 мм. рт. ст. (t = 27 °C).

Решение. Задача решается исходя из закона Вант-Гоффа, математическое выражение которого представлено формулой: π =С·R·T, где π – осмотическое давление;

С – молярная концентрация раствора, равная m/M (m – количество г вещества в 1 л раствора, М – молярная масса вещества);

R – универсальная газовая постоянная, R = 8, 314 Дж/моль·К; Т – температура, К (Т = 273+t).

Исходя из сказанного, можно записать:

π = m · R · T / M; молекулярная масса М = m · R · T / π.

Осмотическое давление будет равно 836 · 101325 / 760 = 111458Па.

М = 1, 32 · 2 · 8, 314 · 300 / 111458 = 0, 0604 кг/моль.

Ответ: молярная масса мочевины равна 60, 4.

Задача 9.4. Определить молярную массу этилового спирта, если его водный раствор, содержащий 0, 175 г в 40 г воды, замерзает при температуре t = –1, 177°С. Криоскопическая константа воды К = 1, 86°. Решение. По закону Рауля Δ t_зам. = К · μ, где μ – моляльная концентрация; К – криоскопическая константа растворителя; Δ t_зам. – уменьшение температуры замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем.

μ = (m · 100 / m_o · М), где m – масса растворенного вещества, г;

m_o – масса растворителя, г; М – молярная масса растворенного вещества.

Δ t_зам. = К · m · 1000 / m_o · М; М = К · m · 1000 / m_o · Δ t_зам.

М = 1, 86 ·0, 175 ·1000 / 40 · 0, 177 = 46.

Ответ: молярная масса этилового спирта равна 46.

 

0109. Вычислите молярную и нормальную концентрацию 20% -ного раствора хлорида кальция, плотность которого 1, 178 г/см³.

0209. Чему равна нормальность 30% -ого раствора NaOH, плотность которого 1, 328 г/см³? К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды. Вычислите процентное содержание полученного раствора.

0309. К 3 л 10% -ного раствора HNO₃, плотность которого 1, 054 г/см³, добавили 5 л 2% -ного раствора той же кислоты с плотностью 1, 009 г/см³. Вычислите процентное содержание и молярную концентрацию полученного раствора, если считать, что его объем равен 8 л.

0409. Вычислите нормальную и моляльную концентрации 20% -ного раствора НNO₃, плотность которого 1, 12 г/см³, сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора?

0509. Вычислите молярную, нормальную, моляльную концентрации 16% -ного раствора хлорида аммония плотностью 1, 149 г/см³.

0609. Сколько и какого вещества останется в избытке, если к 75 см³ 0, 3 н раствора H₂SO₄прибавить 125 см³ 0, 2 н раствора КОН?

0709. Для осаждения в виде AgCl всего серебра, содержащегося в 100 см³ раствора AgNO₃ потребовалось 50 см³ 0, 2 н раствора НСl. Чему равна нормальность раствора AgNO₃? Сколько граммов AgCl выпало в осадок?

0809. Какой объем 20, 01% -ного раствора НСl (плотность 1.1 г/см³) требуется для приготовления 1 л 10, 17% -ного раствора (плотность 1, 05 г/см³)?

0909. Смешали 10 см³ 10% -ного раствора HNO₃ (плотность 1, 065 г/см³) и 100 см³ 30% -ного раствора HNO₃ (плотность 1, 185 г/см³). Вычислите массовую концентрацию полученного раствора.

1009. Какой объем 50% -ного раствора КОН (плотность 1, 538 г/см³) требуется для приготовления 3 л 6% -ного раствора (плотность 1, 048 г/см³)?

1109. Какой объем 10%-ного раствора карбоната натрия Na₂CO₃ (плотность 1, 105 г/см³) требуется для приготовления 5 л 2% -ного раствора (плотность 1, 02 г/см³)?

1209. На нейтрализацию 31 см³ 0, 16 н раствора щелочи требуется 217 см³ раствора H₂SO₄. Чему равны нормальность и титр раствора H₂SO₄?

1309. Какой объем 0, 3 н раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0, 32 г NaOH в 40 см³.

1409. На нейтрализацию 1 л раствора, содержащего 1, 4 г КОН требуется 50 см³ раствора кислоты. Вычислите нормальность раствора кислоты.

1509. Сколько граммов HNO₃содержалось в растворе, если на нейтрализацию его потребовалось 35 см³ 0, 4 н раствора NaOH? Чему равен титр раствора NaOH?

1609. Сколько граммов NaNO₃нужно растворить в 400 г воды, чтобы приготовить 20% -ный раствор?

1709. Смешали 300 г 20% -ного раствора и 500 г 40% –ного раствора NaCl. Чему равно процентное содержание полученного раствора?

1809. Смешали 247 г 62% -ного и 145 г 18% –ного раствора серной кислоты. Каково процентное содержание раствора после смешения?

1909. Из 700 г 60% -ной серной кислоты выпариванием удалили 200

г. воды. Чему равна массовая доля кислоты в оставшемся растворе?

2009. Из 10 кг 20% -ного раствора при охлаждении выделилось 400 г соли. Чему равно процентное содержание соли в охлажденном растворе?

2109. Вычислите молярную и нормальную концентрацию 20% -ного раствора хлорида кальция, плотность которого 1, 178 г/см³.

2209. Чему равна нормальность 30% -ного раствора NaOH, плотность которого 1, 328 г/см³? К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды. Вычислите процентное содержание полученного раствора.

2309. К 3 л 10% -ного раствора HNO₃, плотность которого 1, 054 г/см³, добавили 5 л 2% -ного раствора той же кислоты с плотностью 1, 009 г/см³. Вычислите процентное содержание и молярную концентрацию полученного раствора, если считать, что его объем равен 8 л.

2409. Вычислите нормальную и моляльную концентрации 20% -ного раствора НNO₃, плотность которого 1, 12 г/см³, сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора?

2509. Вычислите молярную, нормальную, моляльную концентрации 16% -ного раствора хлорида аммония плотностью 1, 149 г/см³.

2609. Сколько и какого вещества останется в избытке, если к 75 см³ 0, 3 н раствора H₂SO₄прибавить 125 см³ 0, 2 н раствора КОН?

2709. Для осаждения в виде AgCl всего серебра, содержащегося в 100 см³ раствора AgNO₃ потребовалось 50 см³ 0, 2 н раствора НСl. Чему равна нормальность раствора AgNO₃? Сколько граммов AgCl выпало в осадок?

2809. Какой объем 20, 01% -ного раствора НСl (плотность 1.1 г/см³) требуется для приготовления 1 л 10, 17% -ного раствора (плотность 1, 05 г/см³)?

2909. Смешали 10 см³ 10% -ного раствора HNO₃ (плотность 1, 065 г/см³) и 100 см³ 30% -ного раствора HNO₃ (плотность 1, 185 г/см³). Вычислите массовую концентрацию полученного раствора.

3009. Какой объем 50%-ного раствора КОН (плотность 1, 538 г/см³) требуется для приготовления 3 л 6% -ного раствора (плотность 1, 048 г/см³)?

 

Контрольная работа 2

 

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ (по разделам контрольной работы 2) Задача К2.1. Вещество пероксид водорода.

1. Напишите уравнение диссоциации (ионизации) электролита.

2. Вычислить концентрации ионов в моль/л и в г/л.

3. Вычислить степень диссоциации электролита.

4. Что надо добавить к раствору данного электролита, чтобы понизить степень его диссоциации?

Решение.

1. Н₂О₂ диссоциирует по двум ступеням:

 

Н2О2 Н+ + НО2–

НО₂– Н+ + О₂2–.

 

2. Чтобы рассчитать концентрацию ионов Н⁺ и НО₂^– в растворе (диссоциация идет преимущественно по первой ступени), надо написать математическое выражение константы диссоциации Н₂О₂:

 

[Н⁺] • [НО₂^–]

К Н₂О₂₍₁₎ = ― ― ― ― ― = 2, 0•10^–12,

[Н₂О₂]

 

[Н⁺] = [НО₂^–] = C ионов.

Концентрация Н₂О₂ = 0, 2 молей.

Концентрация дисcоциированной Н₂О₂ = Сα, так как α – малая величина, то ею можно пренебречь.

 

_______

Тогда К = С² ионов / Сн₂о₂; С ионов = √ К•Сн₂о₂. Следовательно,

____________

[Н⁺] = [НО₂^-] = √ 2, 0•10^-12 • 0, 2 = 6, 2•10^-7 моль/л.

 

3. Степень диссоциации Н₂О₂

 

α = (6, 2•10^-7 / 0, 2) •100 = 3, 1•10^-4 %.

 

4. Для понижения степени диссоциации к Н₂О₂ надо добавить растворимый электролит с одноименным ионом. Это может быть кислота (добавляем Н⁺ ионы), растворимая соль Н₂О₂, например, Na₂O₂ или NaHO₂ (гидропероксид натрия).

Задача К2.2. Напишите диссоциацию в строго нейтральной среде малорастворимого амфотерного гидроксида Sn(OH)₂. Как будет проходить диссоциация в: а) кислой среде; б) щелочной среде при действии на гидроксид? Уравнения реакции с кислотой и щелочью напишите в молекулярном и сокращенном виде.

Решение.

Диссоциация Sn(OH)₂ в строго нейтральной среде может быть выражена уравнением Sn²⁺ + 2OH^- Sn(OH)₂ H₂SnO₂ 2H⁺ + SnO₂^-2. В кислой среде равновесие смещается влево, то есть Sn(OH)₂ будет диссоциировать как основание: Sn(OH)₂ Sn²⁺ + 2OH^-.

В щелочной среде равновесие смещается вправо, то есть Sn(OH)₂ диссоциирует как кислота: Sn(OH)₂ H₂SnO₂ 2H⁺ + SnO₂^-2.

Уравнение реакции при действии кислоты в молекулярном виде:

Sn(OH)₂ + 2HCl → SnCl₂ +2H₂O;

в ионном виде: Sn(OH)₂ + 2H⁺→ Sn²⁺ + 2H₂O.

Уравнение реакции при действии щелочи в молекулярном виде: Sn(OH)₂ + NaOH → Na₂SnO₂ + 2H₂O; в ионном виде: Sn(OH)₂ + 2OH^- → SnO₂^2- + 2H₂O.

Задача К2.3. Дано произведение растворимости (ПР) малорастворимого электролита при t = 20^оС (ПРPbSO₄ = 2, 2 • 10^–8).

Рассчитать:

а) концентрацию ионов в моль/л, в г/л;

б) растворимость соли, г/л;

в) сколько грамм вещества можно растворить в 500 мл воды при той же температуре?

Решение. Уравнение диссоциации PbSO₄

PbSO₄ (раствор) Pb²⁺ + SO₄^-2; ПР PbSO₄ = [Pb²⁺] • [SO₄^-2].

Обозначим молярную концентрацию насыщенного раствора PbSO₄ через Х. Так как растворенная часть соли нацело диссоциирована, то [Pb²⁺] = [SO₄^-2], подставляем Х в уравнение ПР.

 

Х² = 2, 2 • 10^-8;

_________

Х = √ 2, 2 • 10^-8 = 1, 55 • 10^-4 моль/л.

 

Следовательно, [Pb²⁺] = [SO₄^-2] = 1, 55•10^-4 моль/л. Вычислить растворимость в граммах на 100 г.

МPbSO₄ = 303.

В 1000 г раствора содержится 1, 5 • 10^-4 • 303 г, В 100 г раствора содержится Х г.

 

Х = 1, 5 • 10^-4 • 303 • 100 / 1000 = 4, 5 • 10^-3 г.

В 500 мл раствора содержится 4, 5•10^-3 / 2 = 2, 25•10^-3 г. Задача 6.4.

Образуется ли осадок CaSO₄ при смешивании равных объемов 0, 02М растворов хлорида кальция и серной кислоты?

ПР _CaSO4 = 5, 1•10^-5.

Решение.

Объем смеси в 2 раза больше, а концентрация каждого из ионов в 2 раза меньше, чем в исходных растворах.

Следовательно,

[ CaCl₂] = [ Ca²⁺] = 0, 02 • 0, 5 = 1, 0•10^-2 моль/л; [H₂SO₄] = [ SO₄^-2] = 1, 0•10^-2 моль/л.

Откуда [Ca²⁺] • [ SO₄^-2] = 1, 0•10^-2 • 1, 0•10^-2 = 1, 0•10^-4 = ПК. Осадок образуется, так как ПР < ПК; 5, 1•10^-5 < 1, 0•10^-4.

 

Ионное произведение воды. рН раствора. Гидролиз солей

Задача К2.5. Вычислить рН 0, 28%-ного раствора соляной кислоты (плотность раствора равна 1).

Решение.

1. Определяем молярную концентрацию раствора

С_НСl = 0, 28 • 10 / 36, 5 = 7, 7•10^-2.

2. В растворе такой концентрации коэффициент активности практически равен 1, а так как степень диссоциации – 100%, то концентрация Н⁺-ионов равна концентрации, то есть [H⁺] = [НСl] = 7, 7•10^-2 моль/л.

3. рН = – lg[H⁺]; pH = – lg 7, 7 • 10^-2 = – lg 7, 7 – lg10^-2 = 2 – lg7, 7 = 2 – 0, 89 = 1, 11.

При определении рН обычно более двух цифр после запятой не вычисляют.

Задача К2.6. Вычислить рН 0, 017%-ного раствора муравьиной кислоты (К = 2•10^-4).

Решение. [HCOOH] = 0, 017 = 1, 7 •10^-2, HCOOH H⁺ + COOH ^–.

 

K = [H⁺] • [ COOH^–],

[HCOOH]

 

[H⁺] = [ COOH^–] = X K = (H⁺)²/ [НCOOH] = Х²/ [НCOOH]

2•10^-4 = [H⁺]² / 0, 017

_____________

[H⁺] = √ 2•10^-4•1, 7•10^-2 = 1, 8 •10^-3 моль/л.

рН = –lg 1, 8 • 10^-3 = –lg 1, 8 – lg10^-3 = 3 – 0, 27 = 2, 73.

Ответ: рН = 2, 73.

 

Задача К2.7. Вычислить концентрацию ионов водорода и гидроксид ионов, если рН = 10, 3.

Решение.

pH = –lg[H⁺]; lg[H⁺] = –10, 3.

[H⁺] = 5, 02•10^-11 моль/л;

[OH^–] = 10^-14 / 5•10^-11 = 2•10^-3 моль/л;

 

Ответ: [H⁺] = 5, 02•10^-11 моль/л; [OH^-] = 2•10^-3 моль/л.

Задача К2.8. Написать уравнения реакций гидролиза в сокращенной ионной, полной ионной и молекулярной формах и указать, как изменилась в результате гидролиза реакция среды (рН) в растворах соли – сульфата меди. Как влияет на гидролиз соли нагревание, разбавление раствора, добавление кислоты и щелочи.

Решение.

Сульфат меди (II) CuSO₄ – соль сильной кислоты и слабого основания, при растворении в воде гидролизуется:

 

CuSO₄ Cu²⁺ + SO₄^2–

HOH OH^– + H⁺

Cu²⁺ + OH^– (CuOH)⁺

HOH OH^– + H⁺

Cu²⁺ + H₂O (CuOH)⁺ + H⁺

Cu2+ + SO42– + H2O (CuOH)+ + H+ + SO42–

2CuSO₄ + 2H₂O (CuOH)₂SO₄ + H₂SO₄.

 

В результате гидролиза соли в растворе накапливаются ионы водорода и реакция среды становится кислой (рН < 7). При разбавлении и нагревании степень гидролиза увеличивается.

Задача К2.9. Уравнять межмолекулярную реакцию методом электронного баланса:

NaCrO₂ + Br₂ + NaOH Na₂CrO₄ + NaBr +H₂O

Решение. Cоставим уравнения электронных переходов для восстановителя – хрома и окислителя – брома с учетом того, что в молекуле исходного вещества находятся два атома брома, а в продукте – один, то есть, уравняем количество атомов в левой и правой частях:

+3 +6

Cr – 3e = Cr 2

0 –1

Br₂ + 2e = 2Br 3

 

У восстановителяNaCrO₂должен стоять коэффициент 2, а у окислителя Br₂ – коэффициент 3, дальнейшее уравнивание происходит обычным путем. Окончательно имеем:

2NaCrO₂ + 3Br₂ + 8NaOH = 2Na₂CrO₄ + 6NaBr +4H₂O

Задача К2.10. Уравнять внутримолекулярную реакцию разложения хлората калия (бертолетовой соли) методом электронного баланса:

KClO₃ KCl + O₂

Решение. Уравнения электронных переходов для восстановителя – кислорода и окислителя – хлора выглядят следующим образом:

–2 0

2O₃ – 12e = 3O₂ 1

+5 –1

Cl + 6e = Cl 2

 

Таким образом, перед хлоратом должен стоять коэффициент 2 ^. 1 = 2, перед хлоридом 2 и перед кислородом 3^. 1 =3:

2KClO₃ = 2KCl + 3O₂

Задача К2.11. Уравнять реакцию диспропорционирования азотистой кислоты:

HNO₂ HNO₃ + NO + H₂O

Решение. Здесь в роли и восстановителя, и окислителя выступает азот, поэтому уравнения электронных переходов приобретают следующий вид:

 

+3 +5

N – 2e = N 1

+3 +2

N + 1e = N 2

 

Таким образом, перед азотистой кислотой необходимо поставить коэффициент 3 (одна молекула работает как восстановитель и две – как окислитель), перед азотной кислотой – 1 и перед оксидом азота – 2: 3HNO₂ = HNO₃ + 2NO + H₂O

 

Задача К2.12 Написать уравнение реакции и составить схему гальванического элемента, в котором электродами являются магниевая и цинковая пластинки, опущенные в растворы их ионов концентрацией 1 моль /л. Вычислить разность потенциалов этого элемента.

Решение. В электрохимическом ряду напряжений магний стоит левее цинка, поэтому его стандартный потенциал меньше, он будет отдавать электроны цинку, растворяясь по следующей полуреакции:

Mg – 2e = Mg²⁺,

а ионы цинка восстанавливаются на пластинке до металла:

Zn²⁺ + 2e = Zn

Сложив эти две полуреакции, получим уравнение ионной окислительно-восстановительной реакции, на основе которой работает элемент:

Mg + Zn²⁺ = Mg²⁺ + Zn, а схема элемента будет выглядеть следующим образом:

(–) Mg / Mg²⁺ Zn²⁺ / Zn (+)

Разность потенциалов элемента:

E = φ (Zn²⁺/Zn) – φ (Mg²⁺ /Mg),

где потенциалы электродов ищем по уравнению Нернста:

φ (Zn²⁺/Zn) = φ ⁰(Zn²⁺/Zn) + ^RT _ln ^[Ox]

zF [Red]

φ ⁰(Zn²⁺/Zn) = – 0, 76В (см. Приложения). Судя по полуреакции для цинка [Ox] = [Zn²⁺] = 1 моль /л, [Red] = 1, посколькуZn – твердое вещество. Подставим все это в последнее уравнение, получим:

φ (Zn²⁺/Zn) = – 0, 76 + ^RT _ln¹ = – 0, 76 + 0 = – 0, 76В

zF 1

Аналогично рассуждая, вычислим потенциал магниевого электрода:

φ (Mg²⁺/Mg) = φ ⁰(Mg²⁺/Mg)+ ^RT _ln ^[Ox] = –2, 36 + ^RT _ln¹ = –2, 36 +0 = – 2, 36В

zF [Red] zF 1

Разность потенциалов элемента равна:

Е = – 0, 76 – (– 2, 36) = 1, 60В

 

Задача К2.13 Вычислить мольную концентрацию ионов магния в растворе, если опущенная туда магниевая пластинка показывает потенциал –2, 40В при 25⁰.

Решение. По уравнению Нернста

φ (Mg²⁺ /Mg) = φ ⁰(Mg²⁺ /Mg) + ^RT _ln ^[Ox] ;

zF [Red]

где искомая концентрация находится из полуреакции:

Mg – 2e = Mg²⁺,

cогласно которой z = 2, [Ox] = [Zn²⁺]и [Red] = 1, посколькуMg – твердое вещество. Зная φ ⁰(Mg²⁺/Mg) = – 2, 36В (см. Приложения)и, подставив все известные величины в уравнение Нернста, получим:

–2, 40 = – 2, 36 + ;

или

– 0, 04 = 0, 0128 ln[Zn²⁺],

откуда

[Zn²⁺] = e^{− 3, 125} = 0, 044 M

Задача К2.14. Составить уравнение реакции электролиза расплава гидроксида калия.

Решение. В расплаве гидроксид калия диссоциирует на ионы:

KOH = K⁺ + OH^–

На катоде будет происходить восстановление катионов калия, а на аноде – окисление ОН^– анионов. Суммируем полуреакции на катоде и аноде для получения уравнения в ионной форме:

К⁺ + e = К 4 4ОН^– – 4e = О₂ + 2Н₂О 1 электролиз

4К⁺ + 4ОН^– 4К + О₂ + 2Н₂О

или в молекулярной форме:

электролиз

4КОН 4К + О₂ + 2Н₂О.

 

Задача К2.15. Составить уравнение реакции электролиза водного раствора сульфата калия.

Решение. Диссоциация сульфата калия в водном растворе:

K₂SO₄ = 2K⁺ + SO₄^2–

Как можно судить по электрохимическому ряду (Приложения), потенциал калия довольно низок по отношению к потенциалу водорода, поэтому на катоде следует ожидать восстановление катионов водорода. В общем случае рекомендуется пользоваться следующим ориентироваочным правилом:

– если металл находится в левой части электрохимического ряда (от Li и, приблизительно, до Al), то он не выделяется, а выделяется водород;

– если металл находится в средней части ряда ( приблизительно от Mn до Ni), то возможно выделение и металла, и водорода, при этом чем ближе металл расположен к водороду, тем лучше он выделяется;

– если металл находится в правой части ряда (приблизительно от Sn и до Au), то выделяется металл.

На аноде будет происходить окисление воды, поскольку сульфатионы не разряжаются в водных растворах. Электролиз будет представлен следующей схемой:

2Н₂О + 2e = Н₂ + 2ОН ^– 2 2Н₂О – 4e = 4Н⁺ + О₂ 1 электролиз

6Н₂О 2Н₂ + 4Н⁺ + 4ОН^– + О_2,

 

то есть, вблизи катода накапливается щелочь, а у анода образуется кислота и выделяется кислород. Если раствор электролита перемешивать, то произойдет реакция

4Н⁺ + 4ОН^– = 4Н₂О

и уравнение упростится:

электролиз

2Н₂О 2Н₂ + О₂

Интересно отметить, что сульфат калия в электролизе не участвовал.

 

Задача К2.16. При электролизе раствора гидроксида калия на аноде получено 25 мл газа. Сколько мл газа выделилось при этом на катоде?

Решение. Схема электролиза идентична представленной в выше. По общему уравнению электролиза устанавливаем, что на аноде выделился кислород объемом 25 мл. Тогда, судя по стехиометрическим коэффициентам, водорода должно выделиться в два раза больше, то есть, 50 мл.

 

РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

 

0110. Определите степень диссоциации муравьиной кислоты в 0, 01 н растворе, если в 0, 001 л раствора содержится 6, 82^.10¹⁸ непродиссоциировавших молекул.

0210. Сколько непродиссоциировавших молекул должен содержать 1л 0, 0001н HCN, если константа диссоциации 4, 9^.10 ^-10?

0310. Вычислите степень диссоциации NH₄ОН в 1 н растворе, если в 1л этого раствора содержится 6, 045^.10²³ непродиссоциировавших молекул.

0410. Константа диссоциации масляной кислоты С₃Н₇СООН равна 1, 5^. 10 ^–5. Вычислите степень ее диссоциации в 0, 005М растворе.

0510. Во сколько раз концентрация ионов Н⁺ в 1н НNО₃(α = 82%) больше, чем в 1 н H₂SO₄ ( α =51%)?

0610. Степень диссоциации уксусной кислоты СН₃СООНв 1н, 0, 1н и

0, 01 н растворах соответственно равна 0, 42, 1, 34 и 4, 25%. Вычислив К_дис уксусной кислоты для растворов указанных концентраций, докажите, что константа диссоциации не зависит от концентрации раствора.

0710. Найти степень диссоциации хлорноватистой кислоты НОСl в 0, 2 н растворе.

0810. Степень диссоциации муравьиной кислоты НСООН в 0, 2 н растворе равна 0, 03. Определить константу диссоциации кислоты.

0910. Константа диссоциации Н₃РО₄по первой ступени равна 7, 1^.10 ^–3. Пренебрегая диссоциацией по другим ступеням, вычислите концентрацию Н⁺–ионов в 0, 5М растворе.

1010. Константа диссоциации азотистой кислоты равна 5 ^. 10 ^–4.

Вычислите степень диссоциации HNO₂ в ее 0, 01 М растворе.

1110. Какова концентрация водородных ионов в 1н HCN, если константа ее диссоциации К_дис = 4, 9^.10^–10?

1210. В растворе бензойной кислоты HC₇H₅O₂концентрация ионов водорода Н⁺ равна 3^.10^–3 моль/л. Вычислите концентрацию этого раствора, если К_дис = 6, 14^.10^–5 .

1310. Сколько воды нужно прибавить к 300 мл 0, 2 М раствора уксусной кислоты, чтобы степень диссоциации кислоты удвоилась?

1410. Принимая во внимание константу первичной диссоциации угольной кислоты Н₂СОз, равной 3^.10^–7, вычислите степень диссоциации и концентрацию Н⁺ –ионов в 0, 1М растворе этой кислоты.

1510. Сколько граммов HCOONa следует прибавить к 1 л 0, 1 н раствора НСООН для того, чтобы концентрация водородных ионов в растворе стала равной 10^–3 моль/л, К_дис(НСООН) = 2, 1^.10^{– 4}?

1610. Вычислить концентрацию гидроксид-ионов в растворе, содержащем смесь 0, 05н NН₄ОН и 0, 1М NН₄Сl.

1710. Сколько нужно прибавить ацетата натрия к 1л 0, 1 н раствора СНзСООН, К_дис = 1, 8^.10^–5, чтобы концентрация ионов водорода стала равной 1^.10^–6?

1810. Вычислить [Н⁺], [HSe ^–] и [Se^2–] в 0, 05 М растворе H₂Se.

1910. В 0, 1 н растворах степень диссоциации щавелевой кислоты Н₂С₂О₄ равна 31 %, а соляной – 92%. При какой концентрации раствора α (Н₂С₂О₄)достигнет α (HCI)?

2010. Степень диссоциации уксусной кислоты CН₃СООН в 0, 1 М растворе равна 1, 32^.10^–2. При какой концентрации азотистой кислоты HNO₂ее степень диссоциации будет такой же?

2110. Определите степень диссоциации муравьиной кислоты в 0, 01 н растворе, если в 0, 001 л раствора содержится 6, 82^.10¹⁸ непродиссоциировавших молекул.

2210. Сколько непродиссоциировавших молекул должен содержать 1л 0, 0001н HCN, если константа диссоциации 4, 9^.10 ^-10?

2310. Вычислите степень диссоциации NH₄ОН в 1 н растворе, если в

1л этого раствора содержится 6, 045^.10²³ непродиссоциировавших молекул.

2410. Константа диссоциации масляной кислоты С₃Н₇СООН равна 1, 5^. 10 ^–5. Вычислите степень ее диссоциации в 0, 005М растворе.

2510. Во сколько раз концентрация ионов Н⁺ в 1н НNО₃(α = 82%) больше, чем в 1 н H₂SO₄ ( α =51%)?

2610. Степень диссоциации уксусной кислоты СН₃СООНв 1н, 0, 1н и 0, 01 н растворах соответственно равна 0, 42, 1, 34 и 4, 25%. Вычислив К_дис уксусной кислоты для растворов указанных концентраций, докажите, что константа диссоциации не зависит от концентрации раствора.

2710. Найти степень диссоциации хлорноватистой кислоты НОСl в 0, 2 н растворе.

2810. Степень диссоциации муравьиной кислоты НСООН в 0, 2 н растворе равна 0, 03. Определить константу диссоциации кислоты.

2910. Константа диссоциации Н₃РО₄по первой ступени равна 7, 1^.10 ^–3. Пренебрегая диссоциацией по другим ступеням, вычислите концентрацию Н⁺–ионов в 0, 5М растворе.

3010. Константа диссоциации азотистой кислоты равна 5 ^. 10 ^–4. Вычислите степень диссоциации HNO₂ в ее 0, 01 М растворе.

 

 

ВОДА КАК СЛАБЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ

0111. Вычислить рН растворов, в которых концентрация ионов Н⁺ равна: а) 2^.10^–7 моль/л; б) 8, 1^.10^–3 моль/л.

0211. Вычислить рН растворов, в которых концентрация ионов Н⁺ равна: а) 2, 7^.10^–10 моль/л; б) 5^.10^–2 моль/л.

0311. Вычислить рН растворов, в которых концентрация ионов ОН^– равна: а) 4, 6^.10^–4 моль/л; б) 5^.10^–6 моль/л.

0411. Вычислить рН растворов, в которых концентрация ионов ОН^– равна: а) 9, 3^.10^–9 моль/л; б) 7, 5^.10^–2 моль/л.

0511. Найти молярную концентрацию ионов Н⁺ в водных растворах, в которых молярная концентрация ОН^– –ионов составляет: а) 3, 2^.10^–6; б) 7, 4^.10^–11 моль/л.

0611. Найти молярную концентрацию ионов ОН^– в водных растворах, в которых концентрация ионов водорода равна: а) 10^–3 моль/л; б) 6, 5^.10^–8 моль/л.

0711. Определить рН раствора уксусной кислоты, в котором концентрация ее равна 0, 01 н, а степень диссоциации составляет 0, 042.

0811. Определить концентрации ионов H⁺ и ОН^– в растворе, водородный показатель которого равен 3, 2.

0911. Определить концентрации ионов Н⁺ и ОН^– в растворе, водородный показатель которого равен 9, 1.

1011. Определить концентрации ионов Н⁺ и ОН^– в растворе, водородный показатель которого равен 5, 8.

1111. Определить концентрации ионов Н⁺ и ОН^– в растворе, водородный показатель которого равен 11, 4.

1211. Вычислить рН раствора, если концентрация ОН^– равна: а) 2, 52^.10^–5 моль/л; б) 10^–11 моль/л.

1311. Вычислить рН раствора, если концентрация ОН^– –ионов равна: а) 1, 87^.10^–7; б) 0, 000004 моль/л.

1411. Вычислить рН 0, 01 н раствора СНзСООН, если К_дис = 1, 8^.10^–5.

1511. Вычислить рН 0, 02 М раствора NH₄OH, если К_дис = 1, 8^.10^–5.

1611. Вычислить рН 0, 05 М НСООН, еслиК_дис = 1, 8^.10^–4.

1711. Рассчитать рН 0, 1 М раствора Н₃ВО₃, если К_дис = 5, 8^.10^–10.

1811. Рассчитать рН 0, 26 М раствора синильной кислоты HCN, константа диссоциации которой К_дис = 7, 9^.10^–10.

1911. Вычислить рН 0, 0001 М раствора HCl.

2011. Вычислить рН 0.024 М раствора NaOH.

2111. Вычислить рН растворов, в которых концентрация ионов Н⁺ равна: а) 2^.10^–7 моль/л; б) 8, 1^.10^–3 моль/л.

2211. Вычислить рН растворов, в которых концентрация ионов Н⁺ равна: а) 2, 7^.10^–10 моль/л; б) 5^.10^–2 моль/л.

2311. Вычислить рН растворов, в которых концентрация ионов ОН^– равна: а) 4, 6^.10^–4 моль/л; б) 5^.10^–6 моль/л.

2411. Вычислить рН растворов, в которых концентрация ионов ОН^– равна: а) 9, 3^.10^–9 моль/л; б) 7, 5^.10^–2 моль/л.

2511. Найти молярную концентрацию ионов Н⁺ в водных растворах, в которых молярная концентрация ОН^– –ионов составляет: а) 3, 2^.10^–6; б) 7, 4^.10^–11 моль/л.

2611. Найти молярную концентрацию ионов ОН^– в водных растворах, в которых концентрация ионов водорода равна: а) 10^–3 моль/л; б) 6, 5^.10^–8 моль/л.

2711. Определить рН раствора уксусной кислоты, в котором концентрация ее равна 0, 01 н, а степень диссоциации составляет 0, 042.

2811. Определить концентрации ионов H⁺ и ОН^– в растворе, водородный показатель которого равен 3, 2.

2911. Определить концентрации ионов Н⁺ и ОН^– в растворе, водородный показатель которого равен 9, 1.

3011. Определить концентрации ионов Н⁺ и ОН^– в растворе, водородный показатель которого равен 5, 8.

 

 

ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ

 

0112. Насыщенный раствор CaF₂при 25°С содержит 0, 0168 г/л растворенного вещества. Вычислить ПР(CaF₂).

0212. Для растворения 1, 16 г РbI₂потребовалось 2 л воды. Найти произведение растворимости данной соли.

0312. Найти массу серебра, находящегося в виде ионов в I л насыщенною раствора AgBr.

0412. К 50 мл 0, 001 н раствора НСl добавили 450 мл 0.0001 н раствора AgNO₃. Выпадет ли осадок хлорида серебра?

0512. Насыщенный раствор ВаСrO₄содержит 1, 5^.10^–5 моля соли в 1 л раствора. Вычислить произведение растворимости BaCrO₄.

0612. В 1 л насыщенного при комнатной температуре раствора AgIO₃ содержится 0, 044 г соли. Вычислить произведение растворимости AgIO₃.

0712. Произведение растворимости BaSO₄составляет 1, 1^.10^–10. Вычислить растворимость BaSO₄ в моль/л и в г/л.

0812. В 6 л насыщенного раствора PbSO₄содержится в виде ионов 0, 186 г свинца. Вычислить произведение растворимости PbSO₄.

0912. Во сколько раз уменьшится растворимость AgCl, если к 1 л его насыщенного раствора прибавить 0, 1 моля КСl? Степень диссоциации КСl равна 0, 86. Произведение растворимости AgCl составляет 1, 8^.10^–10.

1012. Вычислить растворимость SrSO₄, используя табличные данные по произведению раствормости.

1112. Произведение растворимости Sb₂S₃составляет 3^.10^–27. Вычислить растворимость Sb₂S₃ и концентрацию каждого из ионов.

1212. Вычислить растворимость FeS при 25 °С, используя справочные данные по произведению растворимоети.

1312. Концентрация ионов Mg²⁺в насыщенном растворе Mg(OH)₂ составляет 2, 6^.10^–3 г/л. Вычислить произведение растворимости Mg(OH)₂.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: