1 курс (энергетики) / защита работы 3 / Защита Р-10
.pdf
Защита. Растворы электролитов. Билет №10
Задача 1
Сильные электролиты – электролиты, степень диссоциации которых в водных растворах равна 1 и
практически не зависит от концентрации раствора .
Правило ионной силы: Ионы одинаковой зарядности, независимо от их природы, в разбавленных растворах с одинаковой ионной силой имеют равные коэффициенты активности.
Имеются растворы KOH, LiOH, CsOH, Sr(OH)2. Концентрация каждого из растворов 0,01 моль/л. Все перечисленные электролиты являются сильными.
pH растворов KOH, LiOH, CsOH будет одинаков, так как эти электролиты состоят из ионов одинаковых зарядов. Ионная сила каждого из этих растворов будет одинакова. Коэффициенты активности будут одинаковы.
pH раствора Sr(OH)2 будет больше, так как при диссоциации образуется в 2 раза больше анионов OH–
Среда раствора будет более щелочная. pH раствора Sr(OH)2 больше, чем у растворов KOH, LiOH, CsOH.
Проверка расчетом (некоторые преподаватели это требуют):
Концентрации ионов в растворе CsOH:
CsOH Cs OH
0,01 |
0,01 |
0,01 (моль/л) |
|
|
|
|
|
Ионная сила раствора CsOH: |
|
|
|
||||
I |
1 |
СCs zCs2 |
СOH zOH2 |
|
1 |
0,01 моль/л 12 |
0,01 моль/л ( 1)2 0,01 моль/л |
|
2 |
||||||
2 |
|
|
|
|
|
||
Из таблицы средних коэффициентов активности ионов возьмем коэффициенты активности ионов при
I = 0,01 моль/л: Cs OH 0,92
Рассчитаем активность OH–, а затем pOH и pH раствора:
aOH СOH OH 0, 01 моль/л 0,92 0, 0092 моль/л pOH lg aOH lg 0, 0092 2, 04
pH 14 pOH 14 2, 04 11,96
Для растворов KOH, LiOH расчет и значения идентичны Концентрации ионов в растворе Sr(OH)2:
Sr(OH )2 Sr2 2OH
0,01 |
0,01 |
0,02 (моль/л) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ионная сила раствора Sr(ОН)2: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
I |
1 |
СSr2 zSr2 2 СOH zOH2 |
1 |
0,01 моль/л 22 |
0,02 моль/л ( 1)2 0,03 моль/л |
|||||||
|
2 |
|||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рассчитаем коэффициент активности ионов OH–: |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если 0,1 I 0,01; то : lg 0,51z2 |
|
|
I |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
I |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||||
lg |
|
0, 51 ( 1)2 |
|
|
0, 03 |
|
|
0, 075 |
||
OH |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
1 |
0, 03 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
OH |
100,075 0,84 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
aOH СOH OH 0, 02 моль/л 0,84 0, 0168моль/л pOH lg aOH lg 0, 0168 1, 77
pH 14 pOH 14 1, 77 12, 23
Расчет подтвердил то, что pH раствора Sr(OH)2 больше.
|
|
|
|
Задача 2 |
С0 (H2СO3) = 0,05 моль/л |
|
H2СO3 – слабый электролит, так это слабая кислота. |
||
|
||||
|
|
|
||
[OH–] – ? |
|
Уравнение диссоциации по 1ой ступени: |
||
|
|
H |
СO |
H HСO |
|
|
2 |
3 |
3 |
Табличное значение константы диссоциации угольной кислоты по 1ой ступени: K Д 4,5 10 7
Рассчитаем степень диссоциации, исходя из приближенной формулы закона разбавления Оствальда:
K |
Д |
C 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
Д |
|
|
|
|
4,5 107 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 103 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
C0 |
0, 05 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Концентрации ионов: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
C0 0, 05 моль/л 3 10 |
3 |
1,5 10 |
4 |
|
||||||||||||||
H |
|
|
|
|
моль/л |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
|
|
10 14 |
|
|
|
11 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
W |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
OH |
|
|
|
|
|
|
|
|
6, 67 10 |
моль/л |
||||||||||||
|
|
|
H |
1,5 10 4 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Приближения: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
1) |
Приближенная формула закона разбавления Оствальда, ее можно использовать, если 1и |
|||||||||||||||||||
1 1
2)При расчете учитывается диссоциации по 1ой ступени, так как слабые электролиты диссоциируют, преимущественно, по 1ой ступени
Задача 3
Растворимость – концентрация насыщенного раствора при определенных условиях.
Произведение растворимости (ПР) – постоянная величина, равная произведению активностей ионов малорастворимого электролита в его насыщенном растворе при постоянной температуре Уравнения диссоциации:
Fe(OH ) |
2 |
Fe2 |
2OH |
|
|
|
|
Fe(OH ) |
3 |
Fe3 |
3OH |
|
|
|
Выражения и табличные значения произведений растворимости веществ:
ПРFe(OH )2 aFe2 aOH2 1, 65 10 15 ПРFe(OH )3 aFe3 aOH3 3,8 10 38
Растворимость малорастворимого электролита (концентрация насыщенного раствора электролита)
выражается формулой:
CP ( Аn Bm ) n m |
|
|
ПР |
|
||
|
|
|
|
|
||
( |
m )n ( |
B |
n- )m nn mm |
|
||
|
|
A |
|
|
|
|
Рассчитаем растворимость веществ в чистой воде (коэффициенты активности ионов примем за 1, так как их концентрация крайне мала).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПРFe(OH ) |
2 |
|
|
|
|
|
ПРFe(OH ) |
2 |
|
|
|
|
1, 65 10 15 |
|
|
|
|||||||||
CP |
(Fe(OH )2 ) |
1 2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
7, 44 10 6 |
моль/л |
||||||||||||
1 |
2 |
2 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
4 |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПРFe(OH ) |
3 |
|
|
|
|
|
ПРFe(OH ) |
3 |
|
|
|
|
3,8 10 38 |
|
|
||||||||||
CP |
(Fe(OH )3 ) 1 3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
1, 94 10 10 |
моль/л |
|||||||||||||||
|
1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
27 |
|
|
|
|
27 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
C |
P |
(Fe(OH ) |
) |
|
|
7, 44 10 6 |
моль/л |
38350 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
C |
P |
(Fe(OH ) |
) |
1, 94 10 10 |
моль/л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Растворимость Fe(OH)2 больше растворимости Fe(OH)3 в 38350 раз
(примечание: в различных справочниках значения ПР могут немного отличаться)