WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 15 |

249. Давление пара над раствором 10,5 г неэлектролита в 200 г ацетона равно 21 854,40 Па. Давление пара ацетона (СН3)2СО при этой температуре равно 23 939,35 Па. Найти молекулярную массу неэлектролита.

250. При какой температуре будет замерзать водный раствор этилового спирта, если массовая доля С2Н5ОН = %.

251. Какую массу анилина С6Н5NН2 надо растворить в 50 г этилового эфира, чтобы температура кипения раствора была выше температуры кипения этилового эфира на 0,53°. Эбуллиоскопическая константа этилового эфира 2,12°.

252. При 0 °С осмотическое давление 0,05М раствора карбоната калия равно 272,6 кПа. Определить кажущуюся степень диссоциации K2СО3 в растворе.

253. Раствор, состоящий из 9,2 г йода и 100 г метилового спирта, закипает при 65,0 °С. Сколько атомов входит в состав молекулы йода, находящегося в растворенном состоянии Температура кипения спирта 64,7 °С, а его эбуллиоскопическая константа Е = 0,84°.

254. Неэлектролит массой 23 г содержится в 500 мл раствора. Осмотические давление этого раствора при 17 °С равно 12,04 · 105 Па. Найти молярную массу неэлектролита.

255. Осмотическое давление раствора, объем которого 3 л, при 10 °С равно 1,2 · 105 Па. Какова молярная концентрация этого раствора 256. Давление пара воды при 50 °С равно 12 334 Па. Вычислить давление пара раствора, содержащего 50 г этиленгликоля С2Н4(ОН)2 в 900 г воды 257. Понижение температуры замерзания раствора, содержащего 0,052 г камфоры в 26 г бензола равно 0,067°. Какова молекулярная масса камфоры 258. Раствор, приготовленный из 2 кг этилового спирта и 8 кг воды, залили в радиатор автомобиля. Какова температура замерзания раствора 259. При какой температуре будет кипеть 40 %-ный водный раствор С12Н22О11 260. При растворении 0,029 молей неэлектролита в 100 г ацетона температура кипения последнего повысилась на 0,43°. Найти эбуллиоскопическую константу ацетона.

2.2. ИОННО-МОЛЕКУЛЯРНЫЕ РЕАКЦИИ ОБМЕНА.

ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ. ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ При решении задач этого раздела необходимо использовать данные прил. 6 и 7.

Ионно-молекулярные, или просто ионные, уравнения реакций обмена отражают состояние электролита в растворе. В этих уравнениях сильные растворимые в воде электролиты, поскольку они полностью диссоциированны, записывают в виде ионов, а слабые электролиты, малорастворимые и газообразные вещества записывают в молекулярной форме. Реакции между растворами солей, оснований и кислот – это реакции между ионами.

В ионно-молекулярном уравнении одинаковые ионы из обеих его частей исключаются. При составлении ионномолекулярных уравнений следует помнить, что сумма электрических зарядов в левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов в правой части уравнения. Знак, стоящий при формуле вещества, указывает, что это вещество удаляется из сферы реакции в виде осадка. Знак указывает на удаление вещества в газообразном виде.

Вода в ничтожной степени диссоциирует по уравнению 2Н2О Н3О+ + ОН–. Если не учитывать гидратацию катиона водорода, то Н2О Н+ + ОН–.

Константа диссоциации крайне слабого электролита воды очень мала:

Kдис = [Н+] · [ОН–] / [Н2О] = 1,8 · 10–16 (22 °С).

Принимая концентрацию воды [Н2О] величиной практически постоянной, можно записать:

Kдис [Н2О] = KW [H+] · [ОН–] 1,8 · 10–16 · [Н2О].

Концентрация молекул воды равна 1000 / 18 = 55,56 моль / л. Отсюда KW = [Н+] · [ОН–] = 1,8 · 10–16 · 55,56 = 1 · 10–14.

Произведение молярных концентраций ионов водорода и ионов гидроксила называется ионным произведением воды KW. Ионное произведение воды – величина постоянная при постоянной температуре.

В чистой воде [Н+] = [ОН–] = 10-14 = 10–7, т.е. в 1 л чистой воды содержится 10–7 моль катионов [Н+] и 10–7 моль анионов [ОН–]. Это же наблюдается и в нейтральных растворах.

Если к воде прибавить кислоты, то [Н+] станет > 10–7, а [ОН–] < 10–7. Если к воде прибавить щелочи, то [ОН–] станет > 10–7, а [Н+] < 10–7. Но как бы не менялись [Н+] и [ОН–], их произведение всегда останется равным 10–14 (при 22 °С).

Таким образом, степень кислотности или щелочности раствора можно выразить концентрацией ионов [Н+] или [ОН– ]. Обычно пользуются концентрацией водородных ионов, тогда для растворов:

а) кислого [Н+] > 10–7 моль / л;

б) нейтрального [Н+] = 10–7 моль / л;

в) щелочного [Н+] < 10–7 моль / л.

Отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации водородных ионов называется водородным показателем (рН), т.е. рН = – lg [Н+]. Тогда рН различных растворов будут иметь следующие значения:

а) кислый рН < 7;

б) нейтральный рН = 7;

в) щелочной рН > 7.

Кроме этого [Н+] = KW / [OH–], [OH–] = KW / [H+], pH + pOH = 14.

П р и м е р 1. Написать ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ:

а) НСl и NаОН; б) Рb(NО3)2 и Nа2S; в) NаСlО и НNО3;

г) K2СО3 и Н2SО4; д) СН3СООН и NаОН.

Р е ш е н и е. Запишем уравнения взаимодействия указанных веществ в молекулярном виде:

а) НСl + NаОН = NаСl + Н2О;

б) Рb(NO3)2 + Na2S = PbS + 2NaNO3;

в) NaClO + HNO3 = NaNO3 + HClO;

г) K2CO3 + H2SO4 = K2SO4 + CO2 + H2O;

д) СН3СООН + NаОН = СН3СООNа + Н2О.

Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате происходит связывание ионов с образованием слабых электролитов (Н2О, НСlО), осадка (РbS), газа (СО2).

В реакции (д) два слабых электролита, СН3СООН и Н2О, но так как реакции идут в сторону большего связывания ионов и вода – более слабый электролит, чем уксусная кислота, то равновесие реакции смещено в сторону образования – – 2– воды. Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенства а) Na+ и Сl–; б) Nа+ и NО3; в) Nа+ и NО3; г) K+ и SО4 ; д) Nа+, получим ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций:

а) Н+ + ОН– = Н2О;

б) Рb2+ + S2– = РbS;

в) СlО– + Н+ = НСlО;

2– г) СО3 + 2Н+ = СО2 + Н2О;

д) СН3СООН + ОН– = СН3СОО– + Н2О.

П р и м е р 2. Составьте молекулярные уравнения реакций, которым соответствуют следующие ионномолекулярные уравнения:

2– а) SО3 + 2Н+ = SО2 + Н2О;

2– б) Рb2+ + СrО4 = РbСrО4;

– 2– в) НСО3 + ОН– = СО3 + Н2О;

г) ZnОН+ + Н+ = Zn2+ + Н2О.

Р е ш е н и е. В левой части данных ионно-молекулярных уравнений указанны свободные ионы, которые образуются при диссоциации растворимых сильных электролитов, следовательно, при составлении молекулярных уравнений следует исходить из соответствующих растворимых электролитов. Например:

а) Nа2SО3 + 2НСl = 2NаСl + SО2 + Н2О;

б) Рb(NО3)2 + K2СrО4 = РbСrО4 + 2KNО3;

в) KНСО3 + KОН = K2СО3 + Н2О;

г) ZnОНСl + НСl = ZnСl2 + Н2О.

П р и м е р 3. [Н+] = 10–2 моль / л. Вычислить [ОН–].

Р е ш е н и е.

[ОН–] = KW / [H+] = 10–14 / 10–2 = 10–12 моль / л.

П р и м е р 4. Вычислить рН 0,1 н. раствора НСN, степень диссоциации HCN ( = 0,007 %, или 7 · 10–5).

Р е ш е н и е. Концентрация ионов водорода [Н+] = С = 0,1 · 7 · 10–5 = 7 · 10–6.

Находим рН: рН = lg7 · 10–6 = 6 – 0,85 = 5,15.

ЗАДАНИЯ 261. Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между а) KНСО3 и HCl; б) K2SiО3 и Н2SО4; в) Рb(NО3)2 и KJ (изб.);

г) SrSO4 и BaCl2; д) NaClO и HNO3.

262. Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия между: а) нитратом бария и сульфатом натрия; б) карбонатом натрия и серной кислотой; в) цианидом калия и азотной кислотой; г) сульфатом меди и гидроксидом натрия; д) сульфитом натрия и серной кислотой.

263. Смешивают попарно растворы;

а) Cu(NO3)2 и Na2SO4; б) ВаСl2 и K2SO4; в) KNO3 и NaCl;

г) AgNO3 и KCl; д) Ca(OH)2 и НCl.

В каких из приведенных случаев реакции практически дойдут до конца Составить для этих реакций молекулярные и ионно-молекулярные уравнения.

264. Вычислить рН 3,12 %-ного раствора НCl, плотность которого равна 1,015 г / см3.

265. Написать в молекулярной и ионно-молекулярной формах уравнения реакций:

а) NH4OH + HCN; б) FеS + НСl; в) Fе(ОН)3 + НNО3, г) AlBr3 + AgNO3; д) NaClO + HNO3.

266. Написать в молекулярной форме уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

– а) NО2 + Н+ = НNО2; б) Сu2+ + 2ОН– = Сu(ОН)2;

3– 2– в) Вr– + Аg+ = АgВr; г) Fe3+ + PO4 = FePO4; д) Pb2+ + SO4.

267. Вычислить величину рН раствора, полученного растворением в 1 л воды 0,44 г углекислого газа. Степень диссоциации угольной кислоты в таком растворе по первой ступени равна 0,1 %, а диссоциацией по второй ступени можно пренебречь.

268. Вычислить рН и рОН 0,01М раствора HCl, приняв степень диссоциации = 1.

269. Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между:

а) СuSО4 и Н2S; б) ВаS и НNО3; в) FеСl3 и KОН;

г) Na2S и FeSO4; д) NiCl2 и H2S.

270. Вычислить молярную концентрацию раствора муравьиной кислоты, если рН равен 3, Kдис = 1,76 · 10–4.

271. Представить в молекулярном и ионно-молекулярном виде реакции взаимодействия между: а) гидроксидом хрома(III) и серной кислотой; б) метахромистой кислотой и гидроксидом калия; в) метафосфорной кислотой и гидроксидом стронция; г) ацетатом калия и серной кислотой; д) хлоридом аммония и гидроксидом калия при нагревании.

272. Вычислить величину рН в 0,092 %-ном растворе муравьиной кислоты (плотность 1 г / см3), если степень диссоциации в этом растворе 5 %.

273. Какое из веществ NаСl, NiSО4, Ве(ОН)2, KНСО3, FeCl2, AgNO3 взаимодействует с раствором гидроксида калия Написать молекулярные уравнения реакций.

274. Написать молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между:

а) Nа3РО4 и СаСl2; б) K2СО3 и ВаСl2;

в) Zn(ОН)2 и KОН (изб.); г) K2S и HCl; д) Hg(NO3)2 и H2S.

275. Вычислить концентрацию гидроксильных ионов (в моль/л), считая диссоциацию полной, в 1 %-ном растворе гидроксида бария (плотность 1,026 г / см3.

276. Вычислить рН 0,01 %-ного раствора HCl, плотность которого равна единице, степень диссоциации принять равной 1.

277. Написать молекулярные уравнения реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями:

а) Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O; б) Cd2+ + 2OH– = Cd(OH)2;

– в) H+ + NO2 = HNO2; г) Au(OH)3 + OH– = [Au(OH)4]–;

д) [Zn(H2O)2(ОН)2] + 2Н+ = Zn2+ + 4Н2О.

278. Вычислить нормальности растворов KOH (степень диссоциации принять равной единице), имеющих следующие значения рН:

а) 11; б) 10,3; в) 10,7.

279. Вычислить концентрацию ионов водорода в растворе, рН которого 12,05. Какова величина рОН и концентрация ионов гидроксила 280. Вычислить рН раствора, полученного растворением 1,12 л (н. у.) аммиака в 500 мл воды.

2.3. ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ Химическое обменное взаимодействие ионов растворенной соли с водой, приводящее к образованию слабодиссоциирующих продуктов (молекул слабых кислот и оснований, анионов кислых или катионов основных солей) и сопровождающееся изменением рН среды, называется гидролизом.

Если соль образована слабой кислотой и сильным основанием, то в результате гидролиза в растворе образуются гидроксид-ионы и он приобретает щелочную реакцию. Например:

KСN + Н2О НСN + KОН, СN– + Н2О НСN + ОН–.

Как видно, в подобных случаях гидролизу подвергается анион соли.

При гидролизе соли, образованной сильной кислотой и слабым основанием, гидролизу подвергается катион соли;

при этом в растворе возрастает концентрация ионов водорода, и он приобретает кислую реакцию. Например:

ZnCl2 + H2O Zn(OH)Cl + HCl, Zn2+ + H2O ZnOH+ + H+.

При взаимодействии с водой соли, образованной слабой кислотой и слабым основанием, гидролизу подвергаются как катион, так и анион соли: например, при гидролизе ацетата никеля Ni(CH3COO)2 + H2O Ni(OH)CH3COO + CH3COOH параллельно протекают два процесса:

Ni2+ + H2O NiOH+ + H+;

CH3COO– + H2O CH3COOH + OH–.

В этом случае реакция раствора зависит от относительной силы кислоты и основания, образующих соль. Если Kкисл = Kосн, то катион и анион гидролизуются в равной степени и реакция раствора будет нейтральной; если Kкисл > Kосн, то катион соли гидролизуется в меньшей степени, чем анион, так что концентрация ионов Н+ в растворе будет больше концентрации гидроксид-ионов и реакция раствора будет слабокислой; наконец, если Kкисл < Kосн, то гидролизу подвергается преимущественно катион соли и реакция раствора будет слабощелочной.

Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, не гидролизуются, так как в этом случае обратная гидролизу реакция нейтрализации практически необратима, т.е. протекает до конца.

Гидролиз солей, образованных слабыми многоосновными кислотами, протекает ступенчато, причем продуктами первых стадий гидролиза являются кислые соли.

П р и м е р 1. Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза соли K2СО3. Определить реакцию среды в результате гидролиза.

2– Р е ш е н и е. При гидролизе карбоната калия, который идет по аниону, ион СО3 присоединяет один ион водорода, – 2– – образуя гидрокарбонат-ион НСО3: СО3 + Н2О НСО3 + ОН– или в молекулярной форме K2СО3 + Н2О KНСО3 + KОН. Это – первая ступень гидролиза. Накопление в растворе ионов ОН– препятствует дальнейшему протеканию гидро– лиза. Однако, если связывать образующиеся гидроксид-ионы (например, добавляя к раствору кислоту), то анион НСО3 в – свою очередь подвергается гидролизу (вторая ступень гидролиза): НСО3 + Н2О Н2СО3 + ОН– или в молекулярной форме KНСО3 + Н2О Н2СО3 + KОН. В растворе избыток ОН–, поэтому раствор K2СО3 имеет щелочную реакцию (рН > 7).

Также ступенчато протекает гидролиз солей, образованных слабыми основаниями многовалентных металлов.

П р и м е р 2. Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза соли ZnSO4. Определить реакцию среды в результате гидролиза.

Р е ш е н и е. Сульфат цинка ZnSO4 – соль слабого двухкислотного основания Zn(OH)2 и сильной кислоты H2SO4. В этом случае катионы Zn2+ связывают гидроксильные ионы воды, образуя катионы основной соли ZnOH+. Образование молекул Zn(OH)2 не происходит, так как ионы ZnOH+ диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Zn(OH)2.

В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону:

2ZnSO4 + 2H2O (ZnOH)2SO4 + H2SO4.

Ионно-молекулярное уравнение гидролиза Zn2+ + H2O ZnOH+ + H+.

В растворе появляется избыток ионов водорода, поэтому раствор ZnSO4 имеет кислую реакцию (рН > 7).

Вторая ступень гидролиза представляет собой взаимодействие с водой образовавшейся основной соли (ZnOH)2SO4 + 2H2O 2Zn(OH)2 + H2SOи в ионной форме ZnOH+ + HOH Zn(OH)2 + H+.

П р и м е р 3. Какие продукты образуются при смешении растворов Al(NO3)3 и K2CO3 Составьте ионномолекулярное и молекулярное уравнения реакции.

Р е ш е н и е. Соль Al(NO3)3 гидролизуется по катиону, а K2CO3 – по аниону:

Аl3+ + H2O AlOH2+ + H+;

2– – СО3 + H2O HCO3 + OH–.

Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идет взаимное усиление гидролиза каждой из них, ибо ионы Н+ и ОН– образуют молекулу слабого электролита Н2О. При этом гидролитическое равновесие сдвигается вправо и гидролиз каждой из взятых солей идет до конца с образованием Аl(OH)3 и СО2 (H2CO3).

Ионно-молекулярное уравнение 2– 2Аl3+ + 3CO3 + 3H2O 2Al(OH)3 + 3CO2, молекулярное уравнение 2Аl(NO3)3 + 3K2CO3 + 3H2O 2Al(OH)3 + 3CO2 + 6KNO3.

ЗАДАНИЯ 281. Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей: K2S, CdSO4, Na3PO4, Rb2CO3, Cr(NO3)3, NiI2, BeCl2. Какие значения рН (> 7 <) имеют растворы этих солей 282. Как сместится равновесие гидролиза следующих солей: ZnSO4, KSbO2, KNO2, Al(OH)SO4 при добавлении к раствору HCl, KOH, NH4Cl, NaAlO2 283. Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения совместного гидролиза, происходящего при смешивании растворов K2S и Bi2(SO4)3. Каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты.

284. Какая из солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: Na2CO3, Na2SeO3, Na2TeO3 или Na2SO3; FeCl2, NiCl2, CuCl2 или FeCl3 Почему Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

285. Какие из перечисленных солей подвергаются гидролизу: NaCN, KNO3, KOCl, NaNO2, NH4CH3COO, NaClO4, MnSO4 Для гидролизующихся солей написать уравнения гидролиза в молекулярной и ионно-молекулярной формах.

Указать реакцию среды.

286. В какой цвет будет окрашен лакмус в водных растворах KСN, MnJ2, AlBr3, BaS, NH4Cl, K2SO3, NaNO3 Обосновать ответ.

287. К раствору K2CO3 добавили растворы следующих веществ:

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 15 |






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.