Задачи по химии на расчеты концентрации ионо 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:   
KD(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:

степень диссоциации

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:

степень диссоциации

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 энергия гиббса  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:

степень диссоциации

Отсюда вытекает:

энергия гиббса1 <энергия гиббса 2 <энергия гиббса               .

Все значения констант меньше единицы, значит, все значения энергия гиббса < 0. При этом наибольшее абсолютное значение энергия гиббса  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 дельтаt(крист) раствора без учёта диссоциации щёлочи (криоскопическая константа для воды равна 1,86) по формуле:

степень диссоциации

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

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

степень диссоциации

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:

степень диссоциации

Найдём молярность 0,1 н раствора К2СО3 по формуле:  

степень диссоциации

По уравнению пи-связь = СMRT рассчитаем теоретическое значение осмотического давления раствора:  

пи-связь(теорет) = 0,05 . 8,314 . 273 = 113,5 кПа.

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

степень диссоциации

Рассчитаем кажущуюся степень диссоциации (изобар) соли из соотношения:

степень диссоциации

здесь K - общее число ионов, образующихся при диссоциации электролита.

Ответ: 0,7.