Задачи по химии на расчеты ионных и изотонических коэффициентов электролитов

 

 

 

 

Задача 514. 
Рассчитать концентрацию ионов CH₃COO^- в растворе, 1 л которого содержит 1 моль CH₃COOH и 0,1 моля НСI, считая диссоциацию последнего полной. 
Решение:   
K_D(CH₃COOH) = 1.8 ^. 10^-5. 
Уравнения диссоциаций кислот имеют вид:                 

CH₃COOH ⇔ CH₃COO^- + H⁺;
HCl⇔ Cl^- + H⁺.                   

При введении в раствор слабого электролита CH₃COOH раствора сильного электролита НСI (т.е. ионов H⁺), одинаковых ионов, образующихся при диссоциации уксусной кислот, равновесие диссоциации последней нарушается и смещается в направлении образования недиссоциированных молекул, так что степень диссоциации слабого электролита уменьшится.

Таким образом, при прибавлении 0,1 М раствора НСI к 1 М раствору CH₃COOH приведёт к повышению концентрации ионов водорода и, согласно правилу Ле Шателье, равновесие диссоциации   сместится влево, в сторону увеличения концентрации молекул уксусной кислоты. Концентрацию ионов H⁺ и CH₃COO^-  при диссоциации CH₃COOH обозначим через x моль/л. Тогда концентрация недиссоциированных молекул CH₃COOH будет равна (1 – x)моль/л. Общая концентрация ионов H⁺ будет слагаться из двух величин: из концентрации, создаваемой при диссоциации CH₃COOH, и из концентрации, создаваемой при диссоциации НСI, т.е.  (0,1 + x). Подставим полученные значения концентраций в выражение константы диссоциации CH₃COOH, рассчитаем значение x, получим:

Поскольку в присутствии одноимённых ионов H⁺ диссоциация уксусной кислоты подавляется, то степень её диссоциации будет ничтожно мала и поэтому значением (x) в множителях (1 – x) и (1 + x) можно пренебречь. Тогда получим выражение:

Ответ:  1,8 ^. 10^-4 моль/л.

---

Задача 515.
Исходя из значений последовательных констант диссоциации ортофосфорной кислоты, определить знак изменения энергии Гиббса для каждой из трех ступеней диссоциации. Для какой из них  имеет наибольшее абсолютное значение?
Решение:
Диссоциация трёхосновной ортофосфорной кислоты протекает в три ступени, поэтому для каждой ступени будет отвечать определённое значение константы диссоциации. Константы ступенчатых диссоциаций H₃PO₄ имеют следующие значения: 

К₁ = 7,5 ^. 10^-3;
К₂ = 6,3 ^. 10^-8;
К₃ = 1,3 ^. 10^-12, т.е. К₁ > K₂ > K₃.

Тогда из уравнения:

Отсюда вытекает:

₁ < ₂ <₃                .

Все значения констант меньше единицы, значит, все значения < 0. При этом наибольшее абсолютное значение  будет для третьей ступени.

Ответ: Для третьей ступени.

---

Задача 516.
Раствор, содержащий 2,1г КОН в 250г воды, замерзает при -0,519°С. Найти для этого раствора изотонический коэффициент.
Решение:
Теперь определим понижение температуры кристаллизации t_(крист) раствора без учёта диссоциации щёлочи (криоскопическая константа для воды равна 1,86) по формуле:

где

m₁ - масса растворённого вещества, m₂ - масса раствора, М – молярная масса растворённого вещества, К – криоскопическая константа.  

Сравнивая найденное значение t_{(теорет)} с экспериментально полученным значением  t_{(экспер)}, рассчитаем изотонический коэффициент по формуле: 

Ответ: 1,86.

---

Задача 517.
При 0 °С осмотическое давление 0,1 н. раствора карбоната калия равно 272,6 кПа. Определить кажущуюся степень диссоциации  в растворе.
Решение:

Найдём молярность 0,1 н раствора К₂СО₃ по формуле:  

По уравнению = С_MRT рассчитаем теоретическое значение осмотического давления раствора:  

_{(теорет)} = 0,05 ^. 8,314 ^. 273 = 113,5 кПа.

Теперь рассчитаем изотонический коэффициент (i) раствора, сравнив экспериментальное значение осмотического давления с теоретическим значением, получим:

Рассчитаем кажущуюся степень диссоциации () соли из соотношения:

здесь

K - общее число ионов, образующихся при диссоциации электролита.

Ответ: 0,7.

---