Вычисление приближенного значения активности ионов в растворе электролита

Задача 529. 
Вычислить приближенное значение активности ионов K+ и SO42- в 0,01 М растворе  K2SO4.
Решение:
Уравнение диссоциации K2SO4 имеет вид:
K2SO4 ⇔ 2K+ + SO42-.
Активность иона изобар (моль/л) связана с его молекулярной концентрацией в растворе соотношением:  изобар = fCM.
Здесь f коэффициент активности иона (безразмерная величина), СМ – концентрация иона. Коэффициент активности зависит от заряда иона и ионной силы раствора, которая равна полусумме произведений концентрации каждого иона на квадрат заряда иона:

коэффициент активности иона

Ионная сила раствора равна:

I = 0,5[CM(2K+) . 12 + CM(SO42-) . 22] = 0,5(0,02 . 12) + (0,01 . 22) = 0,03.                     

Коэффициент активности ионов K+ и SO42- найдём по формуле, получим:

коэффициент активности иона

Теперь рассчитаем активность ионов K+ и SO42- из соотношения изобар = fCM получим:

изобар(K+) = 0,02 . 0,82 = 0,0164 моль/л; изобар(SO42-) = 0,01 . 0,45 = 0,0045 моль/л.                       

Ответ: изобар(K+) = 0,0164 моль/л; изобар(SO42-) = 0,0045 моль/л. 


Задача 530.
Вычислить приближенное значение активности ионов Ba2+ и Cl- в 0,002 н. растворе BaCl2
Решение:
M(BaCl2) = CЭ(BaCl2)
СМ = СН = 2 . 0,002 = 0,004 моль/л.
Уравнение диссоциации хлорида бария имеет вид:

BaCl2 ⇔  Ba2+ + 2Cl-                    .

Активность иона изобар  (моль/л) связана с его молекулярной концентрацией в растворе соотношением:  изобар = fCM.
Здесь f - коэффициент активности иона (безразмерная величина), СМ – концентрация иона. Коэффициент активности зависит от заряда иона и ионной силы раствора, которая равна полусумме произведений концентрации каждого иона на квадрат заряда иона:

коэффициент активности иона

Ионная сила раствора равна:

I = 0,5[CM(Ba2+) . 22 + CM(Cl-) . 12] = 0,5(0,004 . 22) + (0,008 . 12) = 0,024.                     

Коэффициент активности ионов Ba2+ и Cl- найдём по формуле, получим:

коэффициент активности иона

Теперь рассчитаем активность ионов Ba2+ и Cl- из соотношения изобар = fCM  получим:

изобар(Ba2+) = 0,004 . 0,49 = 0,0196 моль/л; изобар(Cl-) = 0,008 . 0,84 = 0,00672 моль/л.                        

Ответ: изобар(Ba2+) = 0,0196 моль/л; изобар(Cl-) = 0,00672 моль/л. 


Задача 531.
Найти приближенное значение коэффициента активности иона водорода в 0,0005 М растворе  H2SO4, содержащем, кроме того, 0,0005 моль/л НСI. Считать, что серная кислота полностью диссоциирует по обеим ступеням.
Решение:
Общая концентрация ионов водорода составляет сумму от концентрации H2SO4 и концентрации НСI. Кислоты диссоциируют по схеме:

H2SO4 ⇔ 2H+SO42-;
HCl ⇔ H+ + Cl-

Из уравнений вытекает, что концентрация ионов водорода в серной кислоте в 2 раза выше, чем кислоты и составит:  2 . 0,0005 = 0,001 моль/л. Общая концентрация ионов водорода в растворе составит:

0,001 + 0,0005 = 0,0015 моль/л.

Коэффициент активности иона рассчитывается по формуле:

коэффициент активности иона

где f -  коэффициент активности иона (безразмерная величина), I - ионная сила раствора, Z - заряд иона. Ионная сила раствора рассчитаем по уравнению: 

коэффициент активности иона

Здесь   концентрация иона в растворе, получим:

I = 0,5[CM(H+) . 12 + CM(SO42-) . 22 + CM(Cl-) . 1 = 
= 0,5[(0,0015 . 12) + (0,0005 . 22) + (0,0005 . 12)] = 0,002.                 

Рассчитаем коэффициент активности иона водорода:

коэффициент активности иона

Ответ: 0,95.