Направление реакций обмена в растворах электролитов

ЗАДАЧИ

46. Раствор, содержащий 2,1 г КОН в 250 г воды, замерзает при -0,519°С. Найти для этого раствора изотонический коэффициент.

47. При 0°С осмотическое давление 0,1 N. раствора карбоната калия равно 272,6 кПа. Определить кажущуюся степень диссоциации К2СО3 в растворе.

48. Раствор, содержащий 0,53 г карбоната натрия в 200 г воды, кристаллизуется при -0,13°С. Вычислить кажущуюся степень диссоциации соли.

49. Кажущаяся степень диссоциации хлорида калия в 0,1 н. растворе равна 0,80. Чему равно осмотическое давление этого раствора при 17°С? Ккр = 1,86°С.

50. В растворе электролита типа АВЗ на каждые 200 г воды приходится 18 г соли (Мr = 320 г/моль). Рассчитайте температуру кристаллизации этого раствора, если степень диссоциации равна 0.85.

51. Раствор электролита типа АВ2 закипает при 101,2°С. Рассчитайте степень диссоциации электролита, если в 500 г раствора содержится 0,2 моля электролита (Мr = 120 г/моль). Считайте плотность раствора равной 1.

52. Рассчитайте температуру кристаллизации раствора сульфата алюминия, содержащего в 200 мл воды 34,8 г соли. Степень диссоциации соли в этом растворе равна 0,69.

53. Осмотическое давление раствора серной кислоты равно 7109 Па при 300 К .Рассчитайте степень диссоциации серной кислоты в этом растворе, если на каждые 50 г раствора приходится 4,9 г кислоты.

54. При какой температуре закипит раствор хлорида калия, если он кристаллизуется при -1,12°С.

55. Рассчитайте осмотическое давление слабой одноосновной кислоты НА Кдис = 10-2, если в 250мл раствора содержится 0,025 моля кислоты.

56. Рассчитайте температуру кристаллизации 0,5m раствора хлорида алюминия, если известно, что концентрация ионов хлора в этом растворе равна 1,2 моль/кг.

57. В 0,2 молярном растворе серной кислоты концентрация ионов SO4-2 равна 0,192 моль/л. Рассчитайте осмотическое давление этого раствора при температуре 310 К.

58. Во сколько раз отличаются значения tкип для 0,1m раствора глюкозы С6Н12O6 и 0,1m раствора
сульфата хрома (3), если степень диссоциации электролита в этом растворе равна 80%.

59. Кдис (НА) равна 0,0001. Рассчитайте температуру кипения этого раствора при условии: 1) НА -электролит; 2) НА - неэлектролит. Сделайте вывод о применимости закона Рауля к растворам этого вещества.

 

Реакции обмена – это реакции, которые идут без изменения степени окисления элементов. Цель любого химического процессаполучить новое вещество, которое можно выделить из реакционной системы. В растворах электролитов химические реакции протекают между ионами. Если в реакции участвует слабый электролит, основная масса которого находится в молекулярной форме, то при протекании реакции происходит смещение диссоциации слабого электролита в сторону ионной формы.

Любое взаимодействие между электролитами – это взаимодействие между противоположно заряженными ионами. Такие реакции называются ионными реакциями, а уравнения этих реакций записываются в виде молекулярных, полных ионных и сокращенных (кратких) ионных уравнений. В ионных уравнениях слабые электролиты (осадок, газ и малодиссоциирующие (слабые) соединения) всегда записывают в молекулярнойформе.

Реакции обмена в растворах электролитов протекают в направлении образования слабого или более слабого электролита.Количественной оценкой «слабости» электролита являются константа диссоциации - Кдис, растворимость (Р) или произведение растворимости (ПР) труднорастворимых электролитов, константа нестойкости (диссоциации) комплексного иона и др константы, о которых еще будет сказано ниже. Необратимые реакции обмена в растворах электролитов можно разделить на три типа:

1. сильный электролит + сильный электролит = сильный электролит + слабый электролит,

ионная форма ионная форма ионная форма молекулярная форма

 

2. сильный электролит + слабый электролит = сильный электролит + слабый электролит,

ионная форма молекулярная форма ионная форма молекулярная форма

3. слабый электролит + слабый электролит = сильный электролит + слабый электролит.

молекулярная форма молекулярная форма ионная форма молекулярная форма

Приведем пример составления уравнений реакций обмена (1 тип):

NaC1 + АgNО3 ↔ АgСl¯ + NаNО3 - молекулярное уравнение

соль (Р) соль (Р) соль (Н) соль (Р)

электролит сильный сильный слабый сильный

состояние в растворе ионное ионное молек-ное ионное

Na+ + C1- + Аg+ + NО3- ↔ АgСl¯ + Nа+3- полное ионно - молекулярное

Аg+ + С1‾ ↔ АgСl¯ сокращенное ионное

Сокращенное ионное уравнение отражает суть химических превращений в растворе. Для приведенного примера, сокращенное уравнение показывает, что в реакции только ионы Аg+ и С1‾ изменили свое состояние – из ионного состояния в исходном растворе (АgNО3, NaC1) перешли в молекулярное (АgСl¯). Кроме того, сокращенное уравнение говорит, что при взаимодействии любого сильного электролита, содержащего катион Аg+ с сильным электролитом, содержащим анион CI- (КCI, CaCI2, AICI3 и др.) обязательно выпадет белый творожистый осадок труднорастворимой соли АgCI↓.

Пример 1 Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций обмена между а). карбонатом натрия и сернистой кислотой; б) уксусной кислотой и гидроксидом аммония. Укажите причину необратимости реакции.

Решение: а) Na2CO3 + H2SO3 ↔ Na2SO3 + H2CO3 молекулярное

сильный слабый сильный слабый

2Na+ + CO32- + H2SO3 ↔ 2Na+ + SO32- + H2CO3 полное ионно - молекулярное

CO32- + H2SO3 = SO32- + H2CO3 сокращенное ионно – молекулярное.

Реакция необратима, так как Кдис (H2CO3 ) < Кдис (H2SO3).

б). CH3COOH + NH4OH ↔ CH3COONa + H2O

слабый слабый сильный слабый

Кдис=10-5 Кдис=10-5 Кдис=10-16

CH3COOH + NH4OH ↔ CH3COO- + NH4+ + H2O сокращенное ионно – молекулярное.

Реакция необратима, так как Кдис (CH3COOH ) > Кдис (H2O) и Кдис (NH4OH) > Кдис (H2O).

.

Пример 2 Составьте сокращенные ионно- молекулярные уравнения реакций обмена к следующим молекулярным уравнениям:

а) СuС12 + 2КОН = Сu(ОН)2↓ + 2КС1 Сu2+ + 2OH‾ = Сu(ОН)2

сильный сильный слабый сильный

б) 2Nа3РО4 + ЗСаСI2 = Cа3(РО4)2↓ + 6NаС1 2Р043+ ЗСа2+ = Cа3(РО4)2

сильный сильный слабый сильный

в) 2СrОНSО4 + Н2SO4 = Сr2(SO4) 3 + 2Н2O СгОН2+ + Н+ = Cr3+ + Н2O

сильный сильный слабый сильный

г) А1(ОН)3 ¯ + КОН = КА1О2 + 2Н2O А1(ОН)3 ¯+ OН‾ = А1O2‾ + 2Н2O

слабый сильный сильный слабый