Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы»




НазваниеПояснительная записка Пособие для студентов «Растворы»
страница6/9
Дата30.11.2012
Размер0.58 Mb.
ТипПояснительная записка
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Задачи на молярную концентрацию:


  1. Определить молярную концентрацию раствора серной кислоты, полученного при смешивании 25 мл 10-молярного раствора серной кислоты и 225 мл воды. Ответ: 1 моль.;

  2. Определить молярную концентрацию 73,8 %-ного раствора серной кислоты, плотность которого 1,655 г/мл. Ответ: 12,46 моль/л.;

  3. Определить молярную концентрацию 56,68 %-ного раствора азотной кислоты, плотность которого равна 1,356 г/мл. Ответ: 12,2 моль/л.;

  4. Определить молярную концентрацию 18 %-ного раствора соляной кислоты, плотность которого равна 1,089 г/мл. Ответ: 5,37 моль/л.;

  5. Какой объем 36,5 %-ного раствора соляной кислоты (пл. 1,18 г/мл) необходимо взять для приготовления 1000 мл 0,1 молярного раствора? Ответ: 8,47 мл.;

  6. Вычислите молярную концентрацию 10 %-ного раствора серной кислоты (пл. 1,07 г/мл). Ответ: 1,09 моль.;

  7. Определить массовую долю азотной кислоты в 4,97 молярном ее растворе, плотность которого 1,16 г/мл. Ответ: 27 %.;

  8. Вычислите молярную концентрацию 16 %-ного раствора сульфата меди II, плотностью 1,18 г/мл. Ответ: 1,18 моль/л.;



Примеры:
Решение 1-ой задачи:

V(p. H2SO4) = 25 мл
C(H2SO4) = 10 м/л
V(H2O) = 225мл

C(H2SO4) = ?

(H2SO4) - ? В 1000 мл – 10 моль
в 25 мл – х моль
х = 0,25 моль
V(р-ра) = 225 мл + 25 мл = 250 мл
C(H2SO4) - ? В 250 мл – 0,25 моль
в 1000 мл – х моль
х = 1 моль/л
Ответ: С = 1 моль/л.



Решение 2-ой задачи:

(H2SO4) = 0,738 (73,8 %)
(p) = 1,655 г/мл

С = ?

V(р) = 100 г : 1,655 г/мл = 60,42 мл
В 60,42 мл р. – 73,8 г H2SO4
в 1000 мл – х
х = 1221,45 г
1221,45 г
= ------------------------------- = 12,46 моль

98 г/мл
С = 12,46 моль/л
Ответ: С = 12,45 моль/л

Решение 5-ой задачи:

(HCl) = 0,365 ( 36,5 %)
(p-ра) = 1,18 г/мл
V(р) = 1000 мл
С(HCl) = 0,1 моль/л

V(36,5 % р-ра) = ?

В 1000 мл р-ра – 0,1 моль HCl (3,65 г)
в 100 г р-ра – 36,5 г HCl
х – 3,65 г
х = 10 г (р-ра)
V(р-ра) = 10 г : 1,18 г/мл = 8,4745 мл
Ответ: V = 8,4745 мл

Решение 7-ой задачи:

С(HNO3) = 4,97 моль/л
(p) = 1,16 г/мл

(HNO3) = ?

m (р) = 1000 мл х 1,16 г/мл = 1160 г
m (HNO3) = 4,97 моль х 63 г/моль = 313,11 г
313,11 г
= --------------------- = 0,27 (27 %)
1160 г
Ответ: = 0,27 (27 %).



Вопросы для самоподготовки по теме «Растворы»:


1. Для получения некоторых лаков приготавливают дисперсную систему из красителя и ацетона. Что является при этом дисперсной фазой и что диспер­сионной средой?

2. В чем отличие взвесей от коллоидных и истинных растворов?

3. Какой из компонентов раствора следует считать растворителем?

4. Можно ли считать растворы механическими смесями? Почему?

5. Можно ли растворы считать химическими соединениями? Почему?

6. Объясните, в чем сущность процесса растворения.

7. Почему процесс растворения бывает эндотермическим?

8. Чем отличаются тепловые явления, происходящие при растворении cepной кислоты, от тепловых явлений при растворении нитрата аммония? Как объясняет эти явления гидратная теория растворов Д. И. Менделеева?

Конец формы


II ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ.


1. ЭЛЕКТРОЛИТЫ. Дождливый день. На остановке троллейбуса люди складывают зонтики и заходят в салон. Вот один из них поставил ногу на ступеньку и тут же отпрянул: «Ой, током бьет!» Как же ток добрался до пассажира?

Еще на заре изучения электрических явлений ученые заметили, что ток могут проводить не только металлы, но и растворы. Но не всякие. Так, водные растворы поваренной соли и других солей, растворы сильных кислот и щелочей хорошо проводят ток. Растворы уксусной кислоты, углекислого и сернистого газа проводят его намного хуже. А вот растворы спирта, сахара и большинства других органических соединений вовсе не проводят электрический ток. Английский физик Майкл Фарадей еще в 30-е годы XIX века, изучая закономерности прохождения электрического тока через растворы, ввел термины «электролит», «электролиз», «ион», «катион», «анион». Электролит – вещество, раствор которого проводит электрический ток. Происходит это в результате движения в растворе заряженных частиц – ионов. Спустя много лет и в другой стране был придуман забавный стишок, позволяющий запомнить заряд ионов:

Для двух ребят подарков груз

ИОН взвалил себе на спину:

Для КАТИ ОН несет свой плюс,

Для АНИ ОН несет свой минус.

Причина появления в растворах заряженных частиц была совершенно непонятной. Само название «электролит» (от греч. lysis – разрушение, растворение) предполагало, что ионы появляются в растворе при пропускании через него электрического тока.

В 1887 году шведский физико-химик Сванте Аррениус, исследуя электропроводность водных растворов, высказал предположение, что в таких растворах вещества распадаются на заряженные частицы – ионы, которые могут передвигаться к электродам – отрицательно заряженному катоду и положительно заряженному аноду. Это и есть причина электрического тока в растворах. Данный процесс получил название электролитической диссоциации (дословный перевод – расщепление, разложение под действием электричества). Такое название также предполагает, что диссоциация происходит под действием электрического тока. Дальнейшие исследования показали, что это не так: ионы являются только переносчиками зарядов в растворе и существуют в нем независимо от того, проходит через раствор ток или нет.

Теория Аррениуса, с одной стороны, объясняла, почему растворы электролитов проводят ток, с другой стороны – объясняла увеличение числа частиц в растворе. Например, в растворе сульфат алюминия Al2(SO4)3 распадается сразу на пять ионов: два катиона алюминия Al3+ и три сульфат-аниона SO42–. За создание теории электролитической диссоциации Аррениус в 1903 году был удостоен Нобелевской премии по химии.

По степени диссоциации на ионы электролиты стали относить к сильным (полный распад на ионы) и к слабым (на ионы распадается только часть растворенного вещества). К сильным электролитам относятся щелочи, многие кислоты (серная, азотная, соляная), большинство солей. К слабым электролитам относятся уксусная СН3СООН, азотистая HNO2, сероводородная H2S, угольная Н2СО3, сернистая H2SO3, большинство органических кислот. Воду также можно отнести к слабым электролитам, так как лишь очень небольшая часть ее молекул находится в растворах в виде катионов Н+ и анионов ОН

 2.Теория электролитической диссоциации

( С. Аррениус, 1887г. )

 

1.      При растворении в воде (или расплавлении) электролиты распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы (подвергаются электролитической диссоциации).

2.      Под действием электрического тока катионы (+) двигаются к катоду (-), а анионы (-) – к аноду (+).

3.      Электролитическая диссоциация - процесс обратимый (обратная реакция называется моляризацией).

4.      Степень электролитической диссоциации () зависит от природы электролита и растворителя, температуры и концентрации. Она показывает отношение числа молекул, распавшихся на ионы (n) к общему числу молекул, введенных в раствор (N).

 

 = n / N                     0<<1

 

3.Механизм электролитической диссоциации ионных веществ

 

При растворении соединений с ионными связями (например, NaCl) процесс гидратации начинается с ориентации диполей воды вокруг всех выступов и граней кристаллов соли.

Ориентируясь вокруг ионов кристаллической решетки, молекулы воды образуют с ними либо водородные, либо донорно-акцепторные связи. При этом процессе выделяется большое количество энергии, которая называется энергией гидратации.

4.Схема электролитической диссоциации.



Молекулы воды являются дипольными, т.е. один конец молекулы заряжен отрицательно, другой-положительно. Молекула отрицательным полюсом подходит к иону натрия, положительным-к иону хлора; окружают ионы со всех сторон и вырывают из кристалла, причём, только с его поверхности
Уравнение диссоциации можно записать следующим образом:

NaCl Na+ + Cl-

Электролитическую диссоциацию вызывает не только вода, но и неводные полярные растворители, такие как Жидкий аммиак и жидкий диоксид серы. Однако именно для воды характерно свойство ослаблять электростатическое притяжение между ионами в решётке выражено особенно ярко.
Свободные ионы, оказавшиеся в водном растворе окружаются полярными молекулами воды: вокруг ионов образуется гидратная оболочка, т.е. протекает процесс гидратации.

5.Механизм электролитической диссоциации полярных веществ

Аналогично диссоциируют и вещества, молекулы которых образованы по типу полярной ковалентной связи (полярные молекулы). Вокруг каждой полярной молекулы вещества (например, HCl), определенным образом ориентируются диполи воды. В результате взаимодействия с диполями воды полярная молекула еще больше поляризуется и превращается в ионную, далее уже легко образуются свободные гидратированные ионы.

6.Электролиты и неэлектролиты

Электролитическая диссоциация веществ, идущая с образованием свободных ионов объясняет электрическую проводимость растворов.

Процесс электролитической диссоциации принято записывать в виде схемы, не раскрывая его механизма и опуская растворитель (H2O), хотя он является основным участником.

CaCl2  Ca2+ + 2Cl-

KAl(SO4)2 K+ + Al3+ + 2SO42-

HNO3  H+ + NO3-

Ba(OH) Ba2+ + 2OH-

 Из электронейтральности молекул вытекает, что суммарный заряд катионов и анионов должен быть равен нулю.

Например, для

Al2(SO4)3 –– 2 • (+3) + 3 • (-2) = +6 - 6 = 0

KCr(SO4)2 –– 1 • (+1) + 3 • (+3) + 2 • (-2) = +1 + 3 - 4 = 0

7. Сильные электролиты

Это вещества, которые при растворении в воде практически полностью распадаются на ионы. Как правило, к сильным электролитам относятся вещества с ионными или сильно полярными связями: все хорошо растворимые соли, сильные кислоты (HCl, HBr, HI, HClO4, H2SO4,HNO3) и сильные основания (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba(OH)2,Sr(OH)2,Ca(OH)2).В растворе сильного электролита растворённое вещество находится в основном в виде ионов (катионов и анионов); недиссоциированные молекулы практически отсутствуют.

8.Слабые электролиты

Вещества, частично диссоциирующие на ионы. Растворы слабых электролитов наряду с ионами содержат недиссоциированные молекулы. Слабые электролиты не могут дать большой концентрации ионов в растворе.

 К слабым электролитам относятся:

1)     почти все органические кислоты (CH3COOH, C2H5COOH и др.);

2)     некоторые неорганические кислоты (H2CO3, H2S и др.);

3)     почти все малорастворимые в воде соли, основания и гидроксид аммония (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH);

4)     вода.

Они плохо (или почти не проводят) электрический ток.

СH3COOH  CH3COO- + H+


Cu(OH)2  [CuOH]+ + OH- (первая ступень)

[CuOH]+  Cu2+ + OH- (вторая ступень)


H2CO3  H+ + HCO- (первая ступень)

HCO3-  H+ + CO32- (вторая ступень)

 

9.Неэлектролиты

Вещества, водные растворы и расплавы которых не проводят электрический ток. Они содержат ковалентные неполярные или малополярные связи, которые не распадаются на ионы.

Электрический ток не проводят газы, твердые вещества (неметаллы), органические соединения (сахароза, бензин, спирт).

 10.Степень диссоциации. Константа диссоциации

 Концентрация ионов в растворах зависит от того, насколько полно данный электролит диссоциирует на ионы. В растворах сильных электролитов, диссоциацию которых можно считать полной, концентрацию ионов легко определить по концентрации (c) и составу молекулы электролита (стехиометрическим индексам).

 Концентрации ионов в растворах слабых электролитов качественно характеризуют степенью и константой диссоциации.

Степень диссоциации () - отношение числа распавшихся на ионы молекул (n) к общему числу растворенных молекул (N):

 

 = n / N

и выражается в долях единицы или в % ( = 0,3 – условная граница деления на сильные и слабые электролиты).

Степень диссоциации зависит от концентрации раствора слабого электролита. При разбавлении водой степень диссоциации всегда увеличивается, т.к. увеличивается число молекул растворителя (H2O) на одну молекулу растворенного вещества. По принципу Ле Шателье равновесие электролитической диссоциации в этом случае должно сместиться в направлении образования продуктов, т.е. гидратированных ионов.

Степень электролитической диссоциации зависит от температуры раствора. Обычно при увеличении температуры степень диссоциации растет, т.к. активируются связи в молекулах, они становятся более подвижными и легче ионизируются.

Константа диссоциации (KD) - отношение произведения равновесных концентраций ионов в степени соответствующих стехиометрических коэффициентов к концентрации недиссоциированных молекул.

Она является константой равновесия процесса электролитической диссоциации; характеризует способность вещества распадаться на ионы: чем выше KD, тем больше концентрация ионов в растворе.

Диссоциации слабых многоосновных кислот или многокислотных оснований протекают по ступеням, соответственно для каждой ступени существует своя константа диссоциации:

 Первая ступень:

H3PO4  H+ + H2PO4-

 Вторая ступень:

H2PO4-  H+ + HPO42-

 Третья ступень:

HPO42-  H+ + PO43-

1   2   3   4   5   6   7   8   9

Похожие:

Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconПояснительная записка На современном этапе развития общества заметно усилился интерес к проблеме этикета и имиджелогии
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов факультета физической культуры. Оно включает в себя тематику контрольных...
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconПояснительная записка По итогам работы оформляется пояснительная записка по шаблону дипломной работы студентов специальности «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».
Исполняемый код должен запускаться на любой рабочей станции и не требовать установки дополнительных библиотек. Принимает и оценивает...
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconТестовые задания по общей и биоорганической химии: растворы
Тестовые задания по общей и биоорганической химии: растворы : учеб метод пособие / А. г. Шубина; Федеральное агентство по образованию,...
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Электротехника и электроника»
Пояснительная записка 19 с., 9 рис., 2 табл., 6 источников, 2 л графического материала
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconПояснительная записка к Комплексной (Сводной) программе повышения безопасности энергоблоков
Пояснительная записка …
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconПояснительная записка Посылаем материал на конкурс "Дистанционный урок"
...
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconГосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
В качестве выщелачивающих растворов используются рудничные воды, растворы, полученные после извлечения меди, растворы серной кислоты,...
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconПояснительная записка 3 пояснительная записка
Охватывает: требования, предъявляемые к персоналу
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconУчебное пособие 2,0
Пояснительная записка к расчетному заданию по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconПояснительная записка к электронным материалам по специальному предмету
Данное пособие предназначено преподавателям специальных дисциплин и учащимся для профессиональных училищ, обучающимся по профессии...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница