Классификация электролитов
Сильные электролиты
|
Слабые электролиты
|
Полностью распадаются на ионы
α =1
|
Частично диссоциируют на ионы
α<<1
|
1. Соли, например, NaCl, KCl, CaCl2 MgCl2, CaSO4 и др.
|
1. Н2О
|
2. Основания щелочных и щелочно-
земельных металлов, например, NaOH, KOH, Ca(OH)2
|
2. Многие основания металлов, кроме щелочных и щелочноземельных, например, Al(OH)3
|
3. Многие неорганические кислоты, например, HCl, HNO3, H2SO4
|
3. Некоторые неорганические кислоты, например, HCN, H2S, H2CO3, H2SiO3, HF, H2SO3, HNO2, H3PO4
|
|
4. Аммиачная вода: NH4OH
|
|
5. Некоторые органические кислоты, например, C6H5COOH, CH3COOH
|
См См См
HСl H+ + Cl-
|
Cм–См См См NH4OHNH4+ + OH-
|
Задача 1. Определите молярную концентрацию катионов и анионов в 0,01 М растворах KBr, NH
4OH, Ba(OH)
2, H
2SO
4 и CH
3COOH. Степень диссоциации слабых электролитов = 0,3.
Решение:
KBr, Ba(OH)
2 и H
2SO
4 – сильные электролиты, диссоциирующие полностью ( 1).
KBr K
+ + Br
- СK+ =
СBr- = 0,01 M
Ba(OH)
2 Ba
2+ + 2OH
- СBa2+ = 0,01 M
СOH- = 0,02 M
H
2SO
4 2H
+ + SO
42+ СH+ = 0,02 M
С2- = 0,01 M
NH
4OH и CH
3COOH – слабые электролиты ( 0,3)
C(NH
4-)=C(OH
-)= 0.3*0.01=0.003 M
CH
3COOH CH
3COO
- + H
+
СH+ =
СCH3COO- = 0,3 × 0,01 = 0,003 M
Константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда
Концентрации ионов в растворах слабых электролитов качественно характеризует ещё и
константа диссоциации.
Для оснований: ВОН
4 В+ + ОН-
[B ] [OH ]
KD [BOH]
Для кислот: HA
4 H+ + A-
[H ] [A ]
KD [HA]
Константа диссоциации (
KD) – отношение произведения равновесных концентраций ионов в степени соответствующих стехиометрических коэффициентов к концентрации недиссоциированных молекул.
KD является константой равновесия процесса электролитической диссоциации; характеризует способность вещества распадаться на ионы: чем выше K
D, тем больше концентрация ионов в растворе.
Диссоциации слабых многоосновных кислот или многокислотных оснований протекают по ступеням, соответственно для каждой ступени существует своя константа диссоциации:
Эта закономерность объясняется тем, что энергия отрыва иона от нейтральной молекулы всегда меньше, чем энергия, которая нужна для отрыва иона от заряженной частицы.
Закон разбавления Оствальда связывает степень электролитической диссоциации слабого электролита () с константой диссоциации (K
D) для слабой одноосновной кислоты (НА).
В таблице приведены константы и степени диссоциации некоторых электролитов.
Константы и степени диссоциации некоторых электролитов
Электролит
|
Формула
|
Константа
диссоциации
|
Степень
диссоциации
|
Соляная кислота
|
HCl
|
1·107
|
92 %
|
Бромоводородная
кислота
|
HBr
|
1·109
|
92 %
|
Иодоводородная
кислота
|
HI
|
1·1011
|
92 %
|
Азотная кислота
|
HNO3
|
4,36·10
|
91 %
|
Серная кислота
|
H2SO4
|
6·10–8
|
58 %
|
Фосфорная
кислота
|
H3PO4
|
7,6·10–3
|
27 %
|
Плавиковая
кислота
|
HF
|
7·10–4
|
8,5 %
|
Уксусная кислота
|
CH3COOH
|
1,754 · 10–6
|
1,36 %
|
Сероводородная
кислота
|
H2S
|
6·10–8
|
0,07 %
|
Раствор аммиака
|
NH3·H2O
|
1,8·10–5
|
30 %
|
Гидроксид цинка
|
Zn(OH)2
|
4,0·10–5
|
|
Задача 1. Вычислите степень диссоциации уксусной кислоты и концентрацию ионов H
+ в 0,1 M растворе, если
KD(CH
3COOH) = 1,85 × 10
-5
Решение:
Используем закон разбавления Оствальда
(CH3COOH) = ? = КD С М
=
[H+] =? = 0,0136 или = 1,36%
[H
+] =
× СМ
= 0,0136 × 0,1
= 0,00136 моль/л Ответ: (CH
3COOH) = 1,36%; [H
+] = 0,00136 моль/л
1.Константа диссоциации циановодорода CNS равна 7 ×10-10. Найти степень диссоциации CNS в 0,001М растворе.(Ответ: α = 8,9 ×10-4)
2.Найдите концентрацию ионов водорода в 0,1М растворе хлорноватистой кислоты HOCl (
КD = 5×10
-8). (Ответ: [H
+] = 7×10
-5 моль/л)
3.Сколько воды нужно добавить к 300 мл 0,2М раствора уксусной кислоты, чтобы степень диссоциации кислоты увеличилась в два раза? (Ответ:
V(H
2O) = 900 мл)
4.Вычислить концентрацию ионов водорода в 0,02М растворе сернистой кислоты. Диссоциацией кислоты по второй ступени пренебречь. (Ответ:
СH+ = 0,018 моль/л)
5.Чему равна концентрация ионов водорода в водном растворе мура- вьиной кислоты, если степень диссоциации кислоты равна 0,03? (Ответ:
СH+ = 0,006 моль/л)
6.При какой концентрации раствора степень диссоциации азотистой кислоты будет равна 0,2? (Ответ:
СМ(НNO
2)= 0,01 моль/л)
8.Во сколько раз уменьшится концентрация ионов водорода, если к 1 л 0,005М раствора уксусной кислоты добавить 0,05 моля ацетата натрия (СН
3СООNa)? (Ответ: в 167 раз)
Ионное произведение воды. Водородный показатель
Вода –это слабый электролит и в незначительной степени диссоциирует на ионы по реакции:
H2
O(ж)
4 H+(р-р)
+ OH-(р-р)
В знаменателе дроби – концентрация недиссоциированных молекул воды, которую можно считать постоянной и определить в 1 л, приняв массу 1 л воды за 1000 г.
[H
2O] = 1000 / 18 = 55,56 молей