Эквивалент. Эквивалентные массы. Закон эквивалентов.

ХИМИЯ

Методические указания и контрольные задания для заочных факультетов высших учебных заведений по специальности

" Водные биоресурсы и аквакультура"

Астрахань

Методические указания

Каждый студент выполняет две контрольные работы своего варианта. Таблица вариантов контрольных заданий приведена в конце методички. Вариант соответствует двум последним цифрам номера студенческого билета (шифра). Например, шифр вариант

25125 25

349700 00

624801 01

Работа должна быть аккуратно оформлена в тетради с полями. Условия задач следует обязательно переписывать, соблюдая порядок, в котором они указаны в задании. Решения задач и ответы на теоретические вопросы должны быть четкими, обоснованными. В конце работы необходимо указывать список используемой литературы. Поставить дату и подпись. Работу представить в университет на рецензирование.

Если контрольная работа не зачтена, ее нужно выполнить повторно в соответствии с замечаниями рецензента и выслать на проверку вместе с незачтенной работой. Исправления выполнять в конце тетради.

Контрольная работа, выполненная не по своему варианту,

НЕ РЕЦЕНЗИРУЕТСЯ!

Литература

1. Глинка Н.Л. Общая химия. - Л.: Химия, 1983.

2. Введение в общую химию / Под ред. Луганского Г. П. - М.: Высшая школа, 1980.

3. Фролов В.В. Химия. - М.: Высшая школа, 1979.

4. Харин А.Н., Катаева Н.А., Харина Л. Т. Курс химии. - М.: Высшая школа, 1983.

5. Лучинский Г.П. Курс химии. -М.: Высшая школа, 1985.

6. Курс общей химии / Под ред. Коровина Н.В. - М.: Высшая школа, 1981.

7. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. - Л.: Химия, 1995.

Содержание

Контрольное задание 1
Эквивалент. Эквивалентные массы. Закон эквивалентов.
Строение атома
Периодическая система элементов Д.И. Менделеева
Химическая связь и строение молекул
Термохимия. Химическое сродство.
Химическая кинетика и равновесие.
Способы выражения концентрации растворов
Растворы неэлектролитов
Растворы электролитов
Произведение растворимости
Расчет рН
Гидролиз солей
Контрольное задание 2
Окислительно-восстановительные реакции
Комплексные соединения
Электродные потенциалы и электродвижущие силы
Электролиз
Кислород, воздух, инертные газы
Водород. Вода
s-Элементы
d- и f-Элементы периодической системы
р-Элементы
Таблица вариантов контрольных заданий
Приложение

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1

Строение атома

Энергетическое состояние электрона в атоме характеризуется системой четырех квантовых чисел: n, l, m, s.

n - главное квантовое число, характеризует энергию электрона на данном энергетическом уровне. Для невозбужденных атомов n принимает целочисленное значение от 1 до 7.

l - орбитальное квантовое число, характеризует энергию электрона на подуровне и форму электронного облака. l принимает целочисленные значения от 0 до (n-1).

Например, n = 4

l = 0 (s- подуровень);

l = 1 (р-подуровень);

l = 2 (d-подуровень);

l = 3 (f-подуровень).

s-электроны имеют сферическую форму (шар), р-электроны имеют форму объемной восьмерки, Форма d- и f-облаков – более сложная.

m - магнитное квантовое число характеризует расположение электронной орбитали в пространстве.

m принимает значения -1... 0... +1

Каждое значение m условно (графически) изображают в виде ячейка, орбиталь);

Например, l = 1(р), m = -1, 0, +1 , то есть, m принимает 3 значения, три р-облака располагаются по трем координатным осям: х, у, z и обозначаются Р_х, Р_у, Р_z.

n, 1, m - характеризуют атомную орбиталь - область наиболее вероятного пребывания электрона (~ 90%).

s – спиновая квантовое число, характеризует вращение электрона вокруг своей оси, s принимает 2 значения: + ½ и – ½ ( вращение по часовой стрелке и против часовой стрелки).

Электроны с разными значениями s обозначают ↑ ↓. По принципу Паули в атоме не может быть электронов с одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел.

Пример 1.

Доказать, какое максимальное количество электронов может быть на III энергетическом уровне.

Решение:

Необходимо рассмотреть значения всех квантовых чисел для III энергетического уровня.

n = 3 l = 0 (s) m = 0 …………………………………….3s²

l = 1 (р) m = –1, 0 +1 ……………………...3р⁶

l = 2 (d) m = –2, –1, 0 +1, +2 ………3d¹⁰

То есть, в s-подуровне максимально 2 электрона, в р-подуровне 6 электронов, в d – 10 электронов.

Всего на III уровне максимально 2 + 6 + 10 = 18 электронов.

Пример 2.

Напишите электронную формулу атома галлия.

Решение:

Последовательность заполнения электронами уровней и подуровней в порядке возрастания их энергии имеет следующий вид:

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s < 5f ~ 6d

Галлий - имеет порядковый номер 31, значит, у него всего 31 электрон. Галлий расположен в IV периоде - следовательно, имеет 4 энергетических уровня.

₃₁Gа 1s² 2s²2p^б 3s²3p^б3d¹⁰ 4s²4р¹

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

21. Доказать, какое максимальное число электронов может содержаться на энергетическом уровне с главным квантовым числом n = 4. Напишите электронное строение атома селена.

22. Составьте электронные формулы элементов с порядковыми номерами 23 и 33. Электроны предвнешнего и внешнего уровней разместите по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов? Почему?

23. Составьте электронные формулы элементов с порядковыми номерами 25 и 35. Электроны предвнешнего и внешнего уровнен разместите по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов? Почему?

24. Составьте электронные формулы элементов с порядковыми номерами 40 и 50. Электроны предвнешнего и внешнего уровней разместите по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов? Почему?

25. Доказать, сколько максимально электронов может разместиться в подуровне 5d? Напишите электронную формулу атома с порядковым номером 72.

26. Сколько свободных d-орбиталей содержится в атомах Sc, Ti, U? Напишите электронные формулы атомов этих элементов. Электроны предвнешнего и внешнего уровней разместите по орбиталям (квантовым ячейкам).

27. Энергетическое состояние внешнего электрона атома описывается следующими значениями квантовых чисел: n = 3, l = 0, m = 0. Атомы каких элементов имеют такой электрон? Составьте электронные формулы атомов этих элементов.

28. Напишите электронные формулы атома селена и его ионов: Se⁺⁶, Se².

29. Напишите электронные формулы атома германия в нормальном и возбужденном состоянии. Электроны внешнего уровней разместите по квантовым ячейкам. Как перейти от нормального состояния к возбужденному?

30. Напишите электронную формулу еще не открытого элемента № 108 и укажите, какое место он займет в периодической системе.

31. Энергетическое состояние внешнего электрона атома описывается следующими значениями квантовых чисел: n = 4, l = 0, m = 0. Атомы каких элементов имеют такой электрон? Составьте электронные формулы атомов этих элементов.

32. Напишите электронные формулы атома свинца в нормальном и возбужденном состоянии. Электроны внешнего уровня разместите по квантовым ячейкам.

33. Назовите элементы, имеющие по одному электрону на подуровнях: а) 3d; б) 4d; в) 5d. Напишите электронные формулы атомов этих элементов. Электроны предвнешнего и внешнего Уровней разместите по квантовым ячейкам.

34. Сколько свободных d-орбиталей находится в атомах иттрия и циркония? Напишите электронные формулы этих элементов. Электроны наружного и внешнего уровней разместите по орбиталям.

35. Назовите элемент 6 периода, атом которого содержит наибольшее число неспаренных d-электронов.? Напишите электронную формулу атома этого элемента. Электроны предвнешнего и внешнего уровней разместите по орбиталям.

36. Укажите и объясните особенности электронного строения атомов меди и хрома. Напишите электронные формулы атомов этих элементов.

37. Какие орбитали заполняются электронами раньше:

a) 4s или 3d; б) 6s или 5р?

Объясните, почему. Напишите электронную формулу атома лантана.

38. Какие ионы содержат одинаковое число электронов: Fe²⁺, Co³⁺, Сr³⁺, Ni²⁺. Напишите электронное строение данных четырех ионов.

39. Напишите электронные формулы атомов циркония и свинца. Электроны внешнего и предвнешнего уровней разместите по квантовым ячейкам. Сколько свободных d-орбиталей у циркония и р-орбиталей – у свинца?

40. Напишите электронные формулы ионов Fe²⁺ и Fe³⁺. Чем можно объяснить особую устойчивость электронной конфигурации иона Fe³⁺.

Растворы неэлектролитов

Пример 1.

Вычислите давление насыщенного пара над 5%-ным раствором карбамида СО(NН₂)₂ при 100 ⁰С, если известно, что давление насыщенного пара над водой при той же температуре равно 101325 Па.

Решение:

По закону Рауля относительное понижение давления насыщенного пара над раствором (Р) по сравнению с чистым растворителем (Р₀) равно мольной доле растворенного вещества (N₂):

= N₂ N₂ =

1) Найдем N₂. По определению процентной концентрации 100 г данного раствора содержат 5 г карбамида и 95 г Н₂О. Тогда

ν ₁ = = 5, 28 моль; ν ₂ = = 0, 08 моль

= 18 г/моль = 60 г/моль

N₂ = = 0, 015

2) Найдем Р.

= 0, 015 Р = = 99805 Па

Пример 2.

Вычислите величину осмотического давления раствора, содержащего в 2 л 6, 1 г анилина C₆H₅NH₂. Температура раствора 30 ⁰С.

Решение:

Осмотическое давление определяется по закону Вант-Гоффа:

П = 1000 ∙ CRT,

где С - молярная концентрация раствора, моль/л;

R – газовая постоянная;

Т – температура в К⁰.

С = = = 0, 03441 моль/л

= 93 г/моль.

Тогда

П = 1000 ∙ 0, 03441 ∙ 8, 314 ∙ (273 + 30) = 86684 Па.

Пример 3.

Сколько граммов С₂Н₅ОН следует растворить в 150 г Н₂О чтобы

а) понизить температуру замерзания данного раствора на 0, 4 ⁰С;

б) повысить температуру кипения раствора на 0, 5 ⁰С.

Решение:

По закону Рауля понижение температуры замерзания (повышение температуры кипения) раствора прямо пропорционально моляльной концентрации раствора:

Δ t_зам = К ∙ С_m Δ t_кип. = Е ∙ С_m

или

Δ t_зам = Δ t_кип. =

где К - криоскопическая постоянная растворителя;

Е - эбулиоскопическая постоянная растворителя;

m, M - масса и молярная масса растворенного вещества;

m_раст. - масса растворителя.

Выразим m:

m = m =

m = = 1, 48 г m = = 6, 63 г

= 46 г/моль = 1, 86 = 0, 52

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

141. Давление пара воды при 60 ⁰С равно 19916 Па. Вычислите давление пара раствора, содержащего 40 г глюкозы C₆Н₁₂O₆ в 500 мл воды.

142. Давление пара раствора, содержащего 155 г анилина C₆Н₅NН₂ в 201 г эфира, при некоторой температуре равно 42900 Па. Давление пара эфира при этой температуре равно 86380 Па. Вычислите молярную массу эфира.

143. Давление пара эфира при 30 ⁰С равно 86400 Па. Какое количество (моль) неэлектролита надо растворить в 50 моль эфира, чтобы понизить давление пара при данной температуре на 3000 Па?

144. При 20 ⁰С давление насыщенного пара над водой равно 2340 Па. Сколько граммов глицерина С₃Н₅(ОН)₃ надо растворить в 300 г воды, чтобы понизить давление пара на 240 Па?

145. Вычислите давление насыщенного пара над 10%-ным раствором карбамида СО(NН₂)₂ при 100 ⁰С. Давление насыщенного пара над водой при той же температуре равно 101325 Па.

146. Осмотическое давление раствора, содержащего 2, 80 г соединения в 200 мл раствора, равно 700 Па при температуре 25 ⁰С. Вычислите молярную массу растворенного вещества.

147. При 20 ⁰С смешивают 1 л раствора неэлектролита, осмотическое давление которого 2320 Па с 2 л раствора неэлектролита, осмотическое давление которого 4680 Па. Определите осмотическое давление полученного раствора.

148. Раствор, содержащий 3, 2 г СН₃ОН в 1 л воды при 18°С, изото-ничен (так называют растворы с одинаковым осмотическим давлением) с раствором анилина C₆H₅NH₂. Какая масса анилина содержится в 1 л раствора?

149. Осмотическое давление раствора, объем которого 5 л, при 10 ⁰С равно 8200 Па. Какова молярная концентрация этого раствора?

150. При 273 К осмотическое давление раствора сахара С₁₂Н₂₂О₁₁ равно 355000 Па. Какая масса сахара содержится в 2 л раствора?

151. Сколько граммов анилина C₆H₅NH₂ следует растворить в 100 г диэтилового эфира, чтобы температура кипения раствора была выше температуры кипения диэтилового эфира на 0, 55 ⁰С? Эбулиоскопическая постоянная диэтилового эфира 2, 12 С.

152. Какую массу этиленгликоля С₂Н₄(ОН)₂ следует добавить к 1 кг воды, чтобы приготовить антифриз с точкой замерзания –15 ⁰С?

153. Раствор, состоящий из 9, 2 иода и 100 г метилового спирта, закипает при 65 ⁰С. Сколько атомов входит в состав иода, находящегося в растворенном состоянии? Температура кипения спирта 64, 7 ⁰С, а его эбулиоскопическая константа равна 0, 84 ⁰С.

154. Раствор 5 г неэлектролита в 200 г воды кристаллизуется при -1, 45 0С. Определите молярную массу растворенного вещества.

155. Температура кипения водного раствора сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁ равно 101, 4 ⁰С. При какой температуре замерзает этот раствор?

156. Ацетон кипит при 56 ⁰С. Раствор, состоящий из 9, 2 г глицерина С₃Н₅(ОН)₃ и 400 г ацетона кипит при 5б, 38 ⁰С. Вычислите эбулиоскопическую константу ацетона.

157. Определите температуру замерзания водного раствора этилового спирта с массовой долей C₂Н₅OH 0, 25. Криоскопическая постоянная воды равна 1, 86 ⁰С.

158. 15%-ный раствор спирта (ρ = 0, 97 г/мл) кристаллизуется при - 10, 26 ⁰С. Вычислите молярную массу спирта.

159. Раствор 1, 05 г неэлектролита в 30 г воды замерзает при - 0, 7 ⁰С. Вычислите молярную массу растворенного вещества.

160. Приготовили антифриз из 30 л воды и 9 л глицерина С₃Н₅(ОН)₃ (ρ = 1, 261 г/мл). Какова температура замерзания антифриза?

Растворы электролитов

Пример 1.

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

Решение:

Константа диссоциации слабого бинарного электролита связана с его степенью диссоциации законом разбавления Оствальда:

К =

При α « 1, выражение принимает вид:

K = α ² ∙ C откуда

α = = = 5 ∙ 10^–4

= 5 10^–8

Пример 2.

Определить температуру кристаллизации раствора, содержащего 0, 85 г хлорида цинка в 125 г воды. Кажущаяся степень диссоциации ZnCl₂ равна 0, 735.

Решение:

Для растворов электролитов понижение, температуры кристаллизации раствора определяется по формуле:

Δ t_зам. = i ∙ К • С_m,

где i - изотонический коэффициент.

Изотонический коэффициент связан со степенью диссоциации:

α = ,

где k - число ионов, образующихся при диссоциации электролита

ZnСl₂ →	Zn²⁺	+	2Сl^–

k = 3

Находим i:

i = 1 + α ∙ (k – 1) = 1 + 0, 735 ∙ (3 – 1) = 1 + 1, 47 = 2, 47

Вычисляем Δ t_зам_.

Δ t_зам_. = 2, 47 ∙ 1, 86 ∙ = = 0, 23 ⁰С

= 136 г/моль

Определяем t_зам. раствора

Δ t_зам_. = t⁰ – t_p-pa

t_p-pa = t⁰ – Δ t_зам_. = 0 – 0, 23 = –0, 23 ⁰C.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

161. Константа диссоциации масляной кислоты С₃Н₄СООН равна 1, 5 ∙ 10^–5. Вычислите степень ее диссоциации в 0, 005 М растворе.

162. Степень диссоциации муравьиной кислоты НСООН в 0, 2 н растворе равна 0, 03. Определите константу диссоциации кислоты и значение рН.

163. В 0, 1 М растворе степень диссоциации уксусной кислоты равна 1, 32 ∙ 10^–2. При какой концентрации азотистой кислоты ее степень диссоциации будет такой же?

164. Сколько ионов и недиссоциированных молекул содержит 1 л 0, 001 М раствора HCN, константа диссоциации которой равна 4, 9 ∙ 10^–10?

165. Вычислите степень диссоциации гидроксида аммония, в 0, 5 л раствора которого содержится 1, 75 г NH₄OH. = 1, 75 ∙ 10^–10.

166. При растворении NaOH в 200 г воды температура кипения повышается на 2, 65 ⁰С. Вычислите кажущуюся степень диссоциации гидроксида натрия в растворе.

167. Раствор, содержащий 1, 05 г КОН в 125 г воды, замерзает при -0, 52 ⁰С. Вычислите кажущуюся степень диссоциации КОН.

168. Раствор 5 г некоторого вещества в 200 г воды замерзает при -0, 55 ⁰С. Молярная масса вещества равна 30 г/моль. Является ли данное вещество электролитом?

169. Вычислите изотонический коэффициент раствора, содержащего 2, 1 г КОН в 250 г воды, если известно, что он замерзает при -0, 519 ⁰С.

170. При 0 ⁰С осмотическое давление 0, 1 н раствора карбоната калия равно 272600 Па. Определите кажущуюся степень диссоциации К₂СО₃.

171. При какой температуре закипит раствор, содержащий 0, 48 г NaNO₃ в 40 г воды, если α = 0, 86?

172. Изотонический коэффициент раствора, 250 мл которого содержат 20 г NaOH, равен 1, 8. Вычислите осмотическое давление этого раствора при 10 ⁰С.

173. Кажущаяся степень диссоциации хлорида калия в 0, 1 М растворе равна 0, 80. Вычислите осмотическое давление этого раствора при 25 ⁰С.

174. Какова кажущаяся степень диссоциации К₂СО₃ в 0, 1 н растворе, если его осмотическое давление при 0 ⁰С равно 272600 Па?

175. Определите осмотическое давление 0, 01 н раствора сульфата магния при 20 ⁰С, если кажущаяся степень диссоциации этого электролита равна 0, 66.

176. Раствор, содержащий 16 г Ва(NО₃)₂ в 500 г воды кипегг при 100, 122 ⁰С. Вычислите изотонический коэффициент и кажущуюся степень диссоциации этого электролита.

177. Раствор, содержащий 8 г NaOH в 1000 г воды, кипит при 100, 184 ⁰С. Определите изотонический коэффициент.

178. Кажущаяся степень диссоциации КNО₃ в растворе, содержащем 4, 55 г KNO₃ в 50 г воды, равна 70 %. Во сколько раз повышение температуры кипения этого раствора больше повышения температуры кипения эквимолярного раствора неэлектролита?

179. Изотонический коэффициент водного раствора соляной кислоты равен 1, 66 (α = 0, 068). Вычислите температуру замерзания раствора.

180. Температура замерзания водного раствора, содержащего 0, 3 моль НNО₃ в 3 л воды, равна -0, 35 ⁰С. Вычислите кажущуюся степень диссоциации кислоты в этом растворе.

Произведение растворимости

Пример 1.

равно 8, 7 ∙ 10^–10. Вычислите концентрацию ионов Рb²⁺ и I^- в насыщенном растворе РbI₂.

Решение:

Запишем уравнение диссоциации PbI₂:

РbI₂ = Рb²⁺ + I^–

Примем концентрацию ионов Рb²⁺, равной х моль/л, тогда концентрация ионов I^– равна2х моль/л. Концентрации ионов в насыщенном растворе являются равновесными и определяют произведение растворимости труднорастворимого вещества:

= [Рb²⁺][I^–]² = х(2х)² = 4х³ = 8, 7 ∙ 10^–10

Откуда

х = = 0, 6 ∙ 10^–3

то есть [Рb²⁺] = 0, 6 ∙ 10^–3 моль/л тогда

[I^–] = 2х = 1, 2 ∙ 10^–3 моль/л.

Пример 2.

Растворимость Ag₃PО₄ в воде при 20 ⁰С равна 0, 0065 г/л. Вычислите произведение растворимости Ag₃PО₄.

Решение:

Выразим растворимость в моль/л:

= 1, 6 ∙ 10^–5 моль/л

Запишем уравнение диссоциации Ag₃PО₄:

1Ag₃PО₄ = 3Ag⁺ + 1РО₄^3–

При диссоциации 1 моль Ag₃PО₄ образуется 3 моль Ag⁺ и 1 моль РО₄^3–, следовательно, концентрация ионов РО₄^3– равна растворимости соли. Примем ее зах, тогда концентрация ионов Ag⁺ равна 3х.

Запишем выражение для ПР:

= [Ag⁺]³ ∙ [PО₄^3–]

= (3x)³ ∙ x = 27х⁴ = 27 ∙ (1, 6 ∙ 10^–5)⁴ = 1, 77 ∙ 10^–18

Пример 3.

Выпадет ли осадок сульфида кадмия, если к 0, 3 л 0, 1 М Сd(NО₃)₂ прибавить 0, 2 л 0, 01 М Na₂S?

Решение:

При сливании растворов объем смеси увеличивается и концентрация каждого компонента изменяется:

V_общ. = 0, 3 + 0, 2 = 0, 5 л.

Так как количество (моль) каждого растворенного вещества не изменяется, то можно записать:

VC = V_общ.C'

где V - первоначальный объем раствора;

V_общ. - объем раствора после смешивания;

С - начальная концентрация вещества в растворе;

С' - концентрация вещества в растворе после смешивания двух растворов.

Найдем концентрации солей в растворе после смешивания:

= = = 0, 06 моль/л

= = = 0, 04 моль/л

Концентрации ионов Cd²⁺ и S^2– равны концентрациям солей Са(NО₃)₂ и Na₂S соответственно, то есть [Cd²⁺] = 0, 06 моль/л [S^2–] = 0, 004 моль/л. Вычислим ионное произведение, ИП:

CdS = Cd²⁺ + S^2–

ИП = [Cd²⁺][S^2–] = 0, 06 ∙ 0, 004 = 2, 4 ∙ 10^–4

Из таблицы берем произведение растворимости CdS

= 7, 9 ∙ 10^–27

Так как ИП > ПР, то осадок CdS выпадет.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

181. В 200 мл насыщенного раствора РЬI₂ содержится 0, 0436 г ионов Рb²⁺ Вычислите произведение растворимости иодида свинца (II).

182. Образуется ли осадок Ag₂SО₄, если к 0, 025 М раствору AgNО₃ добавить равный объем 0, 2 н раствора Н₂SО₄? Произведение растворимости Ag₂SO₄ равно 7 ∙ 10^–5.

183. Во сколько раз растворимость ВаСО₃ больше растворимости Ag₂S? = 1, 9 ∙ 10^–9; = 1 ∙ 10^–51.

184. Выпадет ли осадок PbS, если к 0, 1 М раствору Рb(NО₃)₂ добавить равный объем 0, 001 М раствора Na₂S? Произведение растворимости PbS равно 1 ∙ 10^–29.

185. Вычислите растворимость в г/л сульфида серебра. = 1 ∙ 10^–51.

186. Растворимость Ag₃PО₄ равна 0, 0065 г/л. Вычислите произведение растворимости.

187. Произведение растворимости Cu(OH)₂ равно 5, 6 ∙ 10^–20. Определите концентрацию ионов ОН^– и рН насыщенного раствора.

188. Раствор содержит 0, 0012 моль/л ионов Fe³⁺ и 0, 011 моль/л ионов ОН^-. Выпадет ли осадок Fе(ОН)₃, если известно, что = 3, 5 ∙ 10^–38.

189. Раствор содержит ионы Ва²⁺ и Sr²⁺ в концентрации соответственно 0, 0005 и 0, 5 моль/л. Какой из осадков будет первым выпадать из раствора К₂СrО₇? = 2, 3 ∙ 10^–10; = 3, 6 ∙ 10^–5.

190. Концентрация ионов Cu²⁺ равна 0, 005 моль/л. При какой концентрации ионов Zn²⁺ гидроксиды обоих ионов будут выпадать из раствора одновременно? = 5, 6 ∙ 10^–20; = 4 ∙ 10^–16.

Расчет рН

Пример 1.

Определить рН

а) 0, 01 н раствора Sr(OH)₂;

б) 0, 01 М раствора НСООН.

Решение:

Водородный показатель рН определяется по уравнению:

рH = –lg[Н⁺],

где [Н⁺] - молярная концентрация ионов Н⁺ моль/л.

а) Найдем молярную концентрацию раствора Sr(OH)₂, зная, что для одного раствора выполняется равенство:

N ∙ Э = С ∙ М

Так как

= то N ∙ = С ∙ М

Откуда

С = = = 0, 005 моль/л

Гидроксид стронция является щелочью (наряду с другими гидро-ксидами щелочных и щелочноземельных металлов), поэтому в растворе диссоциирует полностью:

Sr(OH)₂ → Sr²⁺ + ОH^–

При этом из одной молекулы вещества образуются 2 иона ОН^–, то есть концентрация ионов ОН^- в растворе в 2 раза больше концентрации гидроксида и равна 0, 01 моль/л.

Произведение концентраций ионов Н⁺ и ОН^– при температуре 25 ⁰С равно

[Н⁺][ОH^–] = 10^–14- ионное произведение воды.

Откуда

[Н⁺] = = = 10^–12 моль/л

Следовательно, рН раствора равен:

рH = –lg10^–12 = 12

б) Муравьиная кислота является слабым электролитом, поэтому в ее растворе устанавливается равновесие между ионами и недиссоцииро-ванными молекулами:

НСООН Н⁺ + НСОО^–

Количественно оно характеризуется константой диссоциации:

К_дис. = = 1, 8 ∙ 10^–4

Так как концентрации ионов равны между собой, а концентрацию недиссоциированных молекул приближенно можно считать равной общей концентрации кислоты, то есть

[Н⁺] = [НСОО^–] [НСООН] =0, 01 моль/л,

отсюда

1, 8 ∙ 10^–4 = [Н⁺] = = 10^–3 моль/л

Следовательно, рН = –lg10^–3 = 3.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

191. Определите рН раствора, в 300 мл которого содержится 1, 68 ∙ 10^–2 г КОН.

192. Какая масса НСООН содержится в 0, 3 л раствора, имеющего рН 6?

193. Вычислите рН 0, 0025 н раствора Ва(ОН)₂ и 0, 01 М раствора азотной кислоты.

194. Константа диссоциации СН₃СООН равна 1, 75 ∙ 10'⁵. Как изменится рН 0, 01 М раствора этой кислоты, если его разбавить в 10 раз?

195. Во сколько раз концентрация ионов Н⁺ в 0, 1 М растворе NaOH меньше, чем в 0, 1 М растворе NH₄OH. = 1, 75 ∙ 10^–5.

196. Определите количество (моль) ионов H⁺, CN^– и недиссоцииро-ванных молекул в 0, 5 л 0, 003 М раствора HCN. = 4, 9 ∙ 10^–10.

197. При какой концентрации муравьиной кислоты 90% ее молекул будут находиться в недиссоциированном состоянии? = 1, 78 ∙ 10^–4.

198. Во сколько раз концентрация ионов Н⁺ в 0, 05 М H₂SО₄ больше, чем в 0, 05 М растворе Ba(OH)₂?

199. Концентрация раствора НNО₂ равна 0, 02 моль/л. Вычислите степень диссоциации кислоты и рН раствора, зная, что = 5, 1 ∙ 10^–4

200. Как изменится рН 0, 001 М раствора NH₄OH, если разбавить его в 10 раз? = 1, 75 ∙ 10^–5.

Реакции ионного обмена

Пример 1.

Напишите в молекулярной и ионно-молекулярной форме уравнения реакций между:

а) гидроксидом аммония и серной кислотой;

б) нитратом гидроксомагния и азотной кислоты;

в) гидроксидом пинка и едким натром.

Решение:

При написании реакций ионного обмена следует помнить, что сильные электролиты (щелочи, Н₂SО₄, НNО₃, НСl, HBr, HI, HCNS, НСlО₃, НСlО₄ и др. кислоты, а также практически все растворимые в воде соли) записываются в ионном виде, а слабые электролиты, нерастворимые в воде вещества, газы, оксиды пишутся в молекулярном виде.

а)	2NН₄ОН	+	Н₂SО₄	=	(NН₄)₂SО₄	+	2Н₂О
	слабый		сильный		сильный		слабый

2NH₄ОН + 2H⁺ + SО₄^2– = 2NH₄⁺ + SО₄^2– + 2H₂О

2NH₄ОН + 2H⁺ + = 2NH₄⁺ + 2H₂О

NH₄ОН + H⁺ + = NH₄⁺ + H₂О

б)	МgОНNО₃	+	НNО₃	=	Мg(NО₃)₂	+	Н₂О
	сильный		сильный		сильный		слабый

MgOН⁺ + NО₃^– + Н⁺ + NO₃^– = Mg²⁺ + 2NO₃^– + H₂О

MgOН⁺ + Н⁺ = Mg²⁺ + H₂О

в)	Zn(ОН)₂	+	2NаОН	=	Nа₂[Zn(ОН)₄]
	слабый		сильный		сильный

Zn(OH)₂ - амфотерное основание, при взаимодействии со щелочью ведет себя как кислота.

Zn(OH)₂ + 2Nа⁺ + 2ОН^– = 2Na⁺ + [Zn(OH)₄]^2–

Zn(OH)₂ + 2ОН^– = [Zn(OH)₄]^2–

Пример 2.

Составьте молекулярные уравнения для реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями:

а) Pb²⁺ + 2Cl^– = PbCl₂↓

б) Fe²⁺ + 2ОН^– = Fе(ОН)₂↓

в) Zn(OH)₂ + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂O

Решение:

Вместо ионов записываем молекулы сильных электролитов, которые подбираем таким образом, чтобы образующийся второй продукт их обменного взаимодействия тоже являлся сильным электролитом.

а)	Рb(NО₃)₂	+	2NаСl	=	РbСl₂↓	+	2NаNО₃
	сильный		сильный				сильный

Pb²⁺ + 2NO₃^– + 2Na⁺ + 2Сl^– = РbСl₂↓ + 2Nа⁺ + 2NO₃^–

Pb²⁺ + 2Сl^– = РbСl₂↓

б)	FеСl₂	+	2КОН	=	Fе(ОН)₂↓	+	2КСl
	сильный		сильный				сильный

Fe²⁺ + 2Сl^– + 2K⁺ + 2ОН^– = Fe(OH)₂↓ + 2K⁺ + 2Сl^–

Fe²⁺ + 2ОН^– = Fe(OH)₂↓

в)	Zn(ОН)₂	+	2Н₂SО₄	=	ZnSО₄	+	Н₂О
			сильный		сильный		слабый

Zn(OH)₂ + 2H⁺ + SО₄^2– = Zn²⁺ + SО₄^2– + Н₂О

Zn(OH)₂ + 2H⁺ = Zn²⁺ + Н₂О

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

201. Напишите в молекулярной и ионно-молекулярной форме уравнения реакций между следующими веществами:

1) FeSО₄ + Na₂S →

2) СН₃СООNа + НNО₃ →

3) MgOHCl + HСl →

202. Составьте молекулярные уравнения для реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями:

1) Сu²⁺ + S^2– = CuS

2) НСО₃^– + ОН^– = СО₃^2– + Н₂О

3) SiO₃^2– + 2H⁺ = H₂SiO₃

203. Напишите в молекулярной и ионно-молекулярной форме уравнения реакций между следующими веществами:

1) Ва(ОН)₂ + НNО₃ →

2) NH₄Cl + Са(ОН)₂ →

3) AgNО₃ + FeCl₃ →

4) СН₃СООNа + НСl →

204. Составьте по два молекулярных уравнения для реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями:

1) NO₂^– + H⁺ = HNO₃

2) Pb²⁺ + 2Сl^– = PbCl₂

3) Аl(ОН)₃ + 3Н⁺ = Al³⁺ + 3Н₂О

205. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, протекающих между веществами:

1) Sn(ОН)₂ и Н₂SО₄;

2) АlСl₃ и Ag₂SО₄;

3) СН₃СООН и КОН.

206. Закончите уравнения реакций ионного обмена и напишите их в ионно-молекулярной форме:

1) Рb(СН₃СОО)₂ + НСl →

12 3 4 5 6 7 8 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2017-05-05; Просмотров: 424; Нарушение авторского права страницы