Примеры решения типовых задач

Задача 1. Чему равна молярная концентрация частиц в растворе, содержащим 0,11 г CaCl₂ в 200 мл раствора?

Решение.

CaCl₂ D Ca⁺² + 2 Cl^-

молярная концентрация CaCl₂

C_М = = = 5×10^-3 моль/л,

так как CaCl₂ – соль (сильный электролит), а концентрация раствора мала, примем a = 1 (100 %).

Тогда

[CaCl₂]_{расп. на ионы} = [CaCl₂]_общей = 5×10^-3 моль/л;

[CaCl₂]_недис. = 0 моль/л.

Из уравнения электролитической диссоциации следует, что

[Ca⁺²] = [CaCl₂]_{расп. на ионы} = 5×10^-3 моль/л;

[C1^-] = 2[CaCl₂]_{расп. на ионы} =2×5×10^-3 = 10^-2 моль/л.

Ответ. В растворе присутствуют ионы Ca⁺² и C1^-, молекулы CaCl₂ – отсутствуют. [Ca⁺²] =5×10^-3, [C1^-] =10^-2 моль/л.

Задача 2. Определить концентрации [Н⁺], [CН₃СОО^-] и [CН₃СООН] в 0,1 M растворе CН₃СООН, если a =1,34 %.

Решение. CН₃СООН D Н⁺ + CН₃СОО^-]. Ионы CН₃СОО^- и Н⁺ образуются из молекул CН₃СООН, участвующих в электролитической диссоциации. Из уравнения следует, что

[CН₃СОО^-] = [Н⁺]= [CН₃СООН]_{расп. на ионы} .

По определению a = С_{расп. на ионы} / C_{общее кол-во}, следова­тель­но,

[CН₃СОО^-] _{расп. на ионы} = [CН₃СООН]_общ.× a = 0,1× = 1,34 × 10^-3 моль/л, отсюда [Н⁺]= [CН₃СОО^-] = 1,34× 10^-3 моль/л.

Не распалось на ионы

[CН₃СООН] = [CН₃СООН]_общ. - [CН₃СОО^-] _{расп. на ионы} = С - aС = С (1-a) = 0,1(1-0,00134) = 0,099866 моль/л.

Ответ. [CН₃СООН]_недис. = 0,099866 моль/л;

[Н⁺]= [CН₃СОО^-] = 1,34× 10^-3 моль/л.

Задача 3. Определить [Н⁺] и рН 1 10^-2 M растворе азотистой кислоты. K_дис. = 5,1×10^-4.

Решение.

HNO₂ D H⁺ + NO^-₂

[H⁺] = [HNO₂]_{расп. неполн.} = aС (см. задачу 2).

По закону разведения Оствальда . K_дис. = С_M. a², откуда

a = = = 2,3×10^-1.

[H⁺] = aС_общ. = 2,3×10^-1×10^-2 =2,3×10^-3 моль/л;

рН = -lg [H⁺] = -2,3×10^-3 = 2,64.

Ответ.[H⁺] =2,3×10^-3 моль/л; pH = 2,64.

Задача 4. Чему равны [ОH^-], [H⁺] и рН в 0,2 %-ном растворе NaOH? Плотность раствора равна 1 г/см³.

Решение.

1.Определим С_M раствора NaOH.

Примем V_р-ра = 1л = 1000 см³,

m_р-ра = V _р-ра × r _р-ра = 1000 × 1 = 1000 г,

m_NaOH = m_р-ра = 1000 = 2 г,

С_M = = = 0,05 моль/л.

2.NaOH D Na⁺ + OH^-, так как NaOH относится к сильным электролитам, то при С_M = 0,05 моль/л примем a = 1.

Следовательно, С_{расп. на ионы} = С_общ. = 0,05 моль/л;

[Na⁺] = [OH^-] =[NaOH]_{расп. на ионы} = 0,05 моль/л.

3.Из ионного произведения воды [Н⁺] × [OH^-] = 10^-14

следует [Н⁺] = = = 2×10^-13 моль/л.

4.Водородный показатель рН = -lg[Н⁺] = lg2×10^-13 = 12,7.

Ответ. [ОH^-] = 5×10^-2 моль/л, [H⁺] = 2×10^-13 моль/л и рН = 12,7.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ

Теоретические вопросы

1. Какой процесс называется электролитической диссо­­циа­цией?

2. Какие вещества называются электролитами и неэлект­ролитами? Приведите примеры.

3. Какова роль сольватации (гидратации) в процессах растворения и электролитической диссоциации?

4. Что называется степенью электролитической диссо­циации? Какие электролиты относятся к сильным, сред­ним и слабым? Приведите примеры для различ­ных классов неорганических соединений.

5. От каких факторов зависит степень электролити­чес­кой диссоциации a? Влияние природы растворен­ного вещества и растворителя, концентрации раство­рен­ного вещества, температуры, наличия в растворе ве­ществ, содержащих одноименные ионы, на степень дис­социации.

6. Что называется константой электролитической диссо­циации? (Определение). От каких факторов зави­­сит константа электролитической диссоциации?

7. Используя вывод закона разведения (разбавления) Ост­вальда, приведите взаимосвязь K_дис., a и молярной концентрации. Для каких электролитов применим закон Оствальда?

8. Ступенчатая диссоциация кислот и оснований. Приве­дите примеры и напишите K_дис. Для каждой ступени. Сравните a и K_дис. Для каждой из ступеней электро­литической диссоциации.

9. К каким электролитам относят соли? Приведите при­ме­ры электролитической диссоциации для сред­них, кислых основных солей.

10. Приве­дите примеры (не менее 5) наиболее распро­стра­ненных кислот и оснований. Какие из них отно­сят­ к сильным электролитам, а какие - к слабым?

11. Какие электролиты относятся к сильным? Приве­дите примеры для каждого класса неорганических соеди­нений. Состояние сильных электролитов в растворах. Понятие об активности и коэффициенте активности.

12. К каким электролитам относится вода? Напишите урав­нение электролитической диссоциации воды. Кон­стан­та диссоциации воды. Ионное произведение воды.

13. Каково соотношение концентраций ионов водорода и гидроксильных ионов в воде, растворах кислот и оснований?

14. Водородный показатель рН (определение) и его значе­ния в нейтральных, кислых и щелочных растворах.

Задачи

1. Вычислите концентрацию гидроксид-иона и рН в 0,1 молярном растворе азотной кислоты.

2. Вычислите молярную концентрацию ионов водорода и рН в 0,01 молярном растворе гидроксида калия.

3. Водородный показатель раствора рН = 3. Определите молярную концентрацию иона водорода и гидроксид-иона в этом растворе.

4. Молярная концентрация гидроксид-иона равна 10^-3 моль/л. Вычислите рН и концентрацию иона водорода в растворе.

5. Вычислите рН и концентрацию гидроксид-иона в 0,1%-ном растворе соляной кислоты. Степень элект­ро­­литической диссоциации и плотность раствора счи­тать равными единице.

6. Вычислите молярную концентрацию гидроксид-иона и рН в 0,01 нормальном растворе азотной кислоты.

7. Чему равна концентрация гидроксид-иона в растворе, рН которого равен 11?

8. Определите рН и концентрацию ионов водорода в растворе, в 1 литре которого содержится 0,4 грамма гидро­ксида натрия.

9. Определите концентрацию ионов водорода и рН в 10^-3 молярном растворе гидроксида калия.

10. В одном литре раствора содержится 0,056 граммов гидроксида калия. Определите концентрацию ионов водо­рода и гидроксида-иона в этом растворе.

11. Степень диссоциации уксусной кислоты СН₃СООН в 10^-3 молярном растворе равна 10 %. Определите кон­цент­рацию ионов водорода и рН раствора.

12. Вычислите константу диссоциации и концентрацию ионов гидроксида в 2×10^-3 молярном растворе гидро­ксида аммо­ния NH₄OH, если степень его диссоциации a = 10 %.

13. Вычислите степень диссоциации, концентрацию ио­нов водорода и рН в 0,05 молярном растворе плави­ковой кислоты. Константа диссоциации K_дис.HF равна 7,4×10^-4.

14. Вычислите концентрацию ионов водорода, степень дис­социации и рН в 0,1 молярном растворе перекиси водо­рода Н₂О₂. K_дис. по первой ступени равна 2,4×10^-12.

15. Степень диссоциации сероводородной кислоты в 5 %-ном (по массе) растворе равна 3 %. Вычислите кон­стан­ту диссоциации сероводородной кислоты по пер­вой ступени диссоциации. Плотность раствора при­нять равной 1 г/см³.

16. Вычислите степень диссоциации гидроксида аммония и концентрацию гидроксид-иона в 0,1 молярном ра­створе. Константа диссоциации K_дис. = 1,8×10^-5.

17. Вычислите концентрацию ионов водорода и степень диссоциации уксусной кислоты в 1%-ном растворе. Плотность раствора принять равной 1 г/см³. Константа диссоциации K_дис. = 1,8×10^-5.

18. Вычислите молярную концентрацию раствора плави­ковой кислоты, если степень диссоциации равна 8 %. Константа диссоциации K_{дис. НF} =7,4×10^-4.

19. Вычислите концентрацию ионов водорода, степень диссоциации и рН раствора угольной кислоты с массовой долей 3 %. Плотность раствора принять равной 1 г/см³. Константа диссоциации угольной кислоты по первой ступени K_дис. = 3,5×10^-5.

20. Вычислите степень диссоциации и рН раствора серо­водородной кислоты с массовой долей 3 %. Плотность раствора принять равной 1 г/см³. Константа диссо­циации по первой ступени K_дис. = 1,02×10^-7.

Домашние задания по теме «Растворы»

Вариант

Теоретичес­кий вопрос

Задачи