1 курс (энергетики) / защита работы 3 / Защита растворы 28
.pdf
Защита. Растворы электролитов. Билет №28
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 Zn(OH)2, LiOH, Sr(OH)2, Ba(OH)2. Концентрация каждого из растворов 0,01
моль/л.
LiOH, Sr(OH)2, Ba(OH)2 – электролиты являются сильными.
Zn(OH)2 – электролит является слабым, так как это вещество является малорастворимым электролитом. При диссоциации этого электролита образуется наименьшее количество анионов OH–;
среда раствора этого электролита будет наименее щелочная, а pH будет иметь самое низкое значение pH раствора LiOH будет больше, чем pH раствора Zn(OH)2, так как будучи сильным электролитом
LiOH полностью диссоциирует.
pH растворов Sr(OH)2, Ba(OH)2 будет одинаков, так как эти электролиты состоят из ионов одинаковых зарядов. Ионная сила каждого из этих растворов будет одинакова. Коэффициенты активности ионов будут одинаковы.
pH растворов Sr(OH)2, Ba(OH)2 будет больше, чем pH раствора LiOH, так как при диссоциации образуется в 2 раза больше анионов OH–. Среда раствора будет более щелочная.
Проверка расчетом (желательно проводить, многие преподаватели это требуют)
Расчет pH раствора Zn(OH)2
Значение произведения растворимости этого вещества: ПР = 1,3·10–17
Рассчитаем концентрацию насыщенного раствора (растворимость) Zn(OH)2. Коэффициенты активности ионов примем равные 1 (так как их концентрация очень мала)
CP (Аn Bm ) n m |
|
|
|
ПР |
|
|
|
|
|
|
|
||
( |
A |
m+ )n ( |
n- )m nn mm |
|
||
|
|
|
B |
|
|
|
CP (Zn(OH)2 ) 1 2 |
|
ПР(Zn(OH) |
) |
|
|
3 |
|
ПР(Zn(OH) |
) |
|
|
|
1,3 10–17 |
|
1, 48 10 |
6 |
|
||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
моль/л |
||||||||||
Zn2+ ( OH ) |
2 |
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
||
Концентрация ионов OH : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
OH = 2 C |
P |
(Zn(OH) |
) = 2 1, 48 10 6 моль/л 2,96 10 6 |
моль/л |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитаем значение pH насыщенного раствора Zn(OH)2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
pOH = lg OH |
= lg(2,96 10 6 ) = 5,53 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pH = 14 pOH 14 5,53 8, 47
Расчет pH раствора LiOH
Концентрации ионов в растворе LiOH:
LiOH Li + OH
0,01 |
0,01 |
0,01 (моль/л) |
Ионная сила раствора LiOH: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
I |
1 |
|
Li |
z2 |
OH |
z2 |
|
1 |
|
|
0,01 моль/л 12 |
0,01 моль/л ( 1)2 |
|
0,01 моль/л |
||
|
|
|||||||||||||||
2 |
|
|
|
Li |
|
|
OH |
2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Из таблицы средних коэффициентов активности ионов возьмем коэффициенты активности ионов при
I = 0,01 моль/л: Li OH 0,92
Рассчитаем активность OH–, а затем pOH и pH раствора:
a(OH ) OH 0,01 моль/л 0,92 0,0092 моль/л
OH
pOH lg a(OH ) lg 0, 0092 2, 04 pH 14 pOH 14 2,04 11,96
Расчет pH раствора Sr(OH)2
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 |
|
|
Sr2 |
z2 |
|
|
OH |
z2 |
|
|
|
1 |
|
|
0,01 моль/л 22 0,02 моль/л ( 1)2 |
|
0,03 моль/л |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
Sr2 |
|
|
|
|
|
|
OH |
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 |
10 0,075 |
0,84 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
a(OH ) OH |
|
OH |
0, 02 моль/л 0,84 0, 0168моль/л |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
pOH lg a(OH ) lg 0, 0168 1, 77 pH 14 pOH 14 1, 77 12, 23
Для Ba(OH)2 расчет аналогичен
Расчет подтвердил доказательство того, что pH раствора Zn(OH)2 имеет наименьшее значение, а
растворы Ba(OH)2 и Sr(OH)2 имеют наибольшее значение pH.
Задача 2
С(H3PO4) = 0,05 моль/л |
H3PO4 – слабый электролит |
||||
|
|
|
|
|
|
[OH–] – ? |
H |
PO |
4 |
H+ + H |
PO |
|
3 |
|
2 |
4 |
|
Табличное значение константы диссоциации ортофосфорной кислоты
по 1ой ступени: KД 7,1 10 3
Рассчитаем степень диссоциации, исходя из строгой формулы закона разбавления Оствальда:
C 2
KД 1
C 2 KД 1 C 2 KД KД 0
0, 05 2 7,1 103 7,1 103 0
Решив данное квадратное уравнение, получим: 0,312
Концентрации ионов:
|
|
|
C(H3PO4 ) 0, 05 моль/л 0,312 1,56 10 |
2 |
|
|||||||||
H |
|
|
|
моль/л |
||||||||||
|
|
|
|
|
KW |
|
|
1014 |
6, 4 10 |
13 |
|
|
|
|
OH |
|
|
H |
|
1,56 102 |
|
моль/л |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При расчете можно учитывать только 1ую ступень диссоциации, 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 Выражения и табличные значения произведений растворимости веществ:
ПР(Fe(OH)2) = a(Fe2+) ∙ a2(OH–) = 7,9∙10–16 ПР(Cu(OH)2) = a(Cu2+) ∙ a2(OH–) = 5,6∙10–20
Растворимость малорастворимого электролита (концентрация насыщенного раствора электролита)
выражается формулой:
CP (Аn Bm ) n m |
|
|
|
ПР |
|
|
|
|
|
|
|
||
( |
A |
m+ )n ( |
n- )m nn mm |
|
||
|
|
|
B |
|
|
|
Рассчитаем растворимость веществ в чистой воде (коэффициенты активности ионов примем за 1, так как их концентрация крайне мала).
C |
|
|
(Fe(OH) |
|
|
|
) 12 |
|
ПР(Fe(OH)2 ) |
|
|
3 |
|
ПР(Fe(OH)2 ) |
|
3 |
|
7,9 10–16 |
|
5,82 106 моль/л |
|||||||||||||||||||
P |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 22 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5, 6 10–20 |
|
|
|
||
C |
|
|
(Cu(OH) |
|
|
|
) |
12 |
ПР(Cu(OH) |
2 |
) |
|
|
3 |
|
ПР(Cu(OH) |
2 |
) |
|
|
3 |
|
|
|
2, 41 107 моль//л |
||||||||||||||
P |
2 |
|
22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
||||||||||||
C |
P |
(Fe(OH) |
2 |
) |
|
|
5,82 106 моль/л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
C |
P |
(Cu(OH) |
2 |
) |
|
2, 41 107 моль/л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Растворимость Fe(OH)2 больше растворимости Cu(OH)2 приблизительно в 24,1 раз
(В разных источниках могут быть разные значения ПР)