2. Обчислимо масу сульфату натрію в зазначеній порції кристаллогидрата, склавши пропорцію:
в порції Na 2 SO 4 ∙ 10H 2 O масою 322 г міститься Na 2 SO 4 масою 142 г;
в порції Na 2 SO 4 ∙ 10H 2 O масою 128,8 г міститься Na 2 SO 4 масою х г,
звідки х = (142 ∙ 128,8). 322 = 56,8 м
3. Обчислимо масу приготованого розчину:
m (розчину) = m (Н 2 О) + m (Na 2 SO 4 ∙ 10H 2 O) =
= 691,2 г + 128,8 г = 820 м
4. Знайдемо масову частку сульфату натрію в розчині:
w (Na 2 SO 4) = m (Na 2 SO 4). m (розчину) = = 56,8 м 820 г = 0,07, або 7%.
Відповідь: w (Na 2 SO 4) = 7%.
У хімії широко користуються таким способом вираження складу розчинів,
як молярна концентрація речовини в розчині.
Молярна концентрація речовини - з (Х) - величина, що дорівнює відношенню його хімічного кількості до об'єму розчину:
Молярна концентрація виражається в моль / дм 3.
Відповідь: з (H 2 SO 4) = 2,35 моль / дм 3.
Кількісний склад розчинів можна виражати за допомогою фізичних величин - масової частки або молярної концентрації розчиненого речовини.
Запитання і завдання
1. Чим відрізняється молярна концентрація від масової частки речовини в розчині?
2. У розчині об'ємом 3 дм 3 міститься гідроксид натрію: а) хімічним кількістю 0,6 моль; б) масою 120 р Розрахуйте відповідні значення молярної концентрації NaOH.
3. У воді масою 65 г розчинили хлорид кальцію масою 15 г. Розрахуйте масову частку (%) і молярну концентрацію речовини в розчині, якщо його щільність дорівнює 1,2 г / см 3.
4. Розрахуйте обсяг (дм 3) розчину з молярною концентрацією СаСl 2. рівній 0,1 моль / дм 3. який можна приготувати з розчину цієї ж солі об'ємом 500 см 3
з масовою часткою СаСl 2. рівній 10% (= 1,1 г / см 3).
5. Масова частка сірчаної кислоти в розчині дорівнює 0,617, а її молярна концентрація становить 9,0 моль / дм 3. Чому дорівнює обсяг (см 3) цього розчину масою 200 г?
6. У розчині об'ємом 55,56 см 3 з масовою часткою сірчаної кислоти, яка дорівнює 0,91 (ρ = 1,8 г / см 3), додали оксид сірки (VI). У утворився розчині масова частка кислоти збільшилася в порівнянні з вихідною на 5,25%. Обчисліть масу доданого оксиду сірки (VI).
7. * Розчин масою 500 г з масовою часткою сульфату заліза (II), що дорівнює 40%, охла-
дили, в результаті чого з цього розчину виділився осад FeSO 4 ∙ 7H 2 O масою 100 г.
Чому дорівнює масова частка сульфату заліза (II) в розчині над осадом?
§ 32. Електролітична дисоціація речовин
Вам вже відомо, що розчини і розплави деяких речовин проводять електричний струм. Такі речовини називають електролітами. До електролітів належать солі, луги, кислоти - сполуки з іонним і ковалентним полярним типом хімічного зв'язку.
Причина електропровідності розчинів полягає в тому, що при розчиненні під впливом полярних молекул води електроліти розпадаються, т. Е. Диссоциируют на позитивно і негативно заряджені частинки - іони. Ці іони є носіями електричних зарядів в розчинах.
Теорія, яка пояснює електропровідність розчинів, спочатку була запропонована шведським вченим С. Арреніус в 1887 році. українські вчені І. А. Каблуков і В. А. Кістяківський доповнили цю теорію положенням про взаємодію іонів з молекулами води і утворенням нестійких гідратів, ніж зв'язали її з твердженням Д. І. Менделєєва про взаємодію розчиненої речовини і розчинника.
Сутність теорії електролітичноїдисоціації можна виразити таким становищем.
Електроліти в розчинах і розплавах розпадаються (дисоціюють) на протилежно заряджені частинки - іони.
Дисоціація електролітів з іонним і ковалентним типами хімічного зв'язку протікає по-різному.
Дисоціація з'єднань з іонним типом зв'язку
Мал. 46. Руйнування іонного кристала під дією молекул води
В основі будови іонних з'єднань знаходиться іонна кристалічна решітка. Руйнування кристалів відбувається під впливом полярних молекул води (рис. 46).
Особливістю дисоціації іонних з'єднань є те, що в цих речовинах є вже готові іони і диполі води залишається тільки зруйнувати іонний кристал.
До електролітів з іонним типом зв'язку відносяться підстави і солі.
Підстави диссоциируют у водних розчинах на гідроксид-іони і іони металу. наприклад,
Молекула води - донор електронної пари, а іон водню - її акцептор. Однак надалі, для спрощення в рівняннях іонних реакцій, ми бу-
дем записувати гідратований іон водню у вигляді Н +.
Кислоти дисоціюють у водних розчинах на іони водню і кислотних залишків:
HNO 3 → H + + NO 3 -.
За кількістю атомів водню кислоти діляться на одно-, дво- і трёхосновние. Багатоосновні кислоти дисоціюють ступінчасто, наприклад:
H 3 PO 4 H + + H 2 PO 4 -;
H 2 PO 4 - H + + HPO 4 2-;
HPO 4 2- H + + PO 4 3-.
При цьому, як правило, на кожному наступному рівні дисоціація слабшає.
Відмінність властивостей іонів від властивостей атомів і молекул
Атоми і молекули в цілому електронейтральні. Іони, як відомо, утворюються в результаті віддачі або приєднання електронів атомами, що і є причиною виникнення зарядів у іонів. Так само як іони водню, все іони
Мал. 48. Рух іонів в розчині під дією електричного поля
Електролітична дисоціація речовин в розчинах
у водних розчинах гидратируются. т. е. взаємодіють з молекулами води. Гідратація частково ускладнює зворотне з'єднання іонів (асоціацію).
Властивості заряджених іонів відрізняються від властивостей відповідних електронейтральних атомів. Іони натрію Na + розкладають воду, а нейтральні атоми натрію Na 0 взаємодіють з нею з виділенням водню.
Іони хлору Cl - не мають ні кольору, ні запаху, не токсичні, т. Е. Не виявляють властивостей газоподібного хлору. В електричному полі іони переміщаються до протилежно заряджених електродів. Позитивно заряджені іони направляються до катода - їх називають катіонами. Негативно заряджені іони називають аніонами. так як вони переміщаються до анода (рис. 48). У розчині будь-якого електроліту загальний позитивний заряд всіх катіонів дорівнює загальному негативному заряду всіх аніонів.
Властивості іонів відрізняються від властивостей атомів і молекул, тому що вони володіють різним електронним будовою.
Сильні і слабкі електроліти
Електроліти дисоціюють на іони в різного ступеня. Повнота розпаду залежить від природи електроліту і розчинника, температури, концентрації електроліту.
Кількісно дисоціація характеризується ступенем дисоціації.
Ступінь дисоціації - це величина, що дорівнює відношенню числа мо
лекул або формульних одиниць електроліту, що розпалися на іони, до загального числа його розчинених молекул або формульних одиниць:
Так як число часток і їх кількість пов'язані між собою співвідношенням
D N роз n роз.
де п - хімічне кількість відповідних молекул або формульних одиниць.
Таким чином, ступінь дисоціації - це величина, що дорівнює відношенню хімічного кількості розпалися на іони структурних одиниць даної речовини до загального хімічному кількості розчинених структурних одиниць. Вона показує, яка частина (частка) електроліту розпадається на іони.
Ступінь дисоціації виражається в частках одиниці або відсотках. Наприклад, якщо ступінь дисоціації оцтової кислоти в розчині з молярною концентрацією 0,1 моль / дм 3 дорівнює 0,015 (1,5%), то це означає, що з 1000 молекул тільки 15 розпалися на іони. Ступінь дисоціації зазвичай визначають експериментальним шляхом.
До сильних електролітів (≈ 1) відносяться з'єднання з іонним і ковалентним полярним типом зв'язку. Іонні сполуки дисоціюють на катіони металів і аніони кислотних залишків (солі) або гідроксид-іони (лугу). Сильними електролітами з ковалентним типом зв'язку є кислоти: сірчана, соляна, азотна, які тому так і називають - сильні кислоти. У розчинах сильних електролітів практично відсутній процес зворотного об'єднання іонів, тому дисоціацію таких електролітів записують у вигляді рівняння розпаду зі стрілкою в одному напрямку:
H 2 SO 4 → 2H + + SO 4 2;
НСl → Н + + Cl -; KОН → K + + ОН -.
До слабких електролітів належать сполуки з ковалентним менш полярної зв'язком. При розчиненні в воді вони лише частково дисоціюють на іони. Ступінь дисоціації слабких електролітів дуже мала ( <<1). К ним относится большинство органических кислот, например уксусная кислота СН 3 СООН, многие неорганические кислоты, такие как сероводородная кислота H 2 S, сернистая кислота H 2 SO 3. плавиковая кислота HF.
Двохосновні слабкі кислоти дисоціюють практично тільки по першій ступені:
У розчинах слабких електролітів безперервно протікає процес дисоціації молекул на іони і зворотний процес об'єднання іонів в молекули. Між цими двома процесами встановлюється динамічна рівновага. Дисоціацію таких електролітів відображають рівнянням розпаду зі стрілками в двох напрямках.
Таким чином, можна сказати, що дисоціація слабких електролітів - процес оборотний. Ступінь дисоціації таких електролітів зростає зі зменшенням їх концентрацій, так як при цьому зменшується ймовірність столкнованій іонів в розчині. Слабким електролітом є вода:
При 25 С ступінь її дисоціації дорівнює приблизно 1 · 10 -9. Це означає, що з кожного мільярда молекул води лише одна молекула розпадається на іони.
Реакції іонного обміну в водних розчинах
Електроліти - це речовини, водні розчини або розплави яких проводять електричний струм.
Електропровідність розчинів і розплавів електролітів пояснюється електролітичної дисоціацією речовин на іони.
Іони відрізняються від атомів і молекул за будовою і властивостями.
Електроліти діляться на сильні і слабкі.
Кількісною характеристикою електролітичноїдисоціації є ступінь дисоціації.
Запитання і завдання
1. Яким чином можна посилити дисоціацію (змістити рівновагу вправо) оцтової кислоти?
2. Чому дорівнює ступінь дисоціації деякого електроліту, якщо з речовини хімічним кількістю 2 моль розпалося на іони приблизно 1,4 моль?
3. Складіть рівняння дисоціації наступних речовин: K 2 Cr 2 O 7. HМnO 4. Ba (OH) 2. LiOH, MnSO 4. AlCl 3. HNO 2. Розподіліть їх за класами: кислоти, основи, солі.
4. Складіть рівняння дисоціації сполук NaCl, KNO 3. HI, Ca (OH) 2. H 2 S, Sr (OH) 2. Розподіліть їх на дві групи: а) іонні сполуки, б) ковалентні сполуки.
5. Як зміниться ступінь дисоціації (зросте чи зменшиться) слабкою плавикової кислоти (HF) при додаванні в її розчин: а) соляної кислоти; б) розчину фториду натрію; в) води?
6. Чому дорівнює хімічне кількість катіонів калію, що утворюються в результаті електролітичноїдисоціації карбонату калію хімічним кількістю 2,7 моль, якщо ступінь дисоціації солі дорівнює 0,9?
7. Складіть формули речовин: хлориду магнію, сульфату заліза (III), нітрату натрію та розташуйте їх по: а) зростанню загального числа іонів; б) зменшенням числа аніонів, що утворюються в результаті їх дисоціації.
8. У розчині об'ємом 3 дм 3 маса сульфату алюмінію дорівнює 615,6 м Обчисліть молярну концентрацію іонів алюмінію Al 3+ в даному розчині.
§ 33. Реакції іонного обміну
у водних розчинах
Оскільки електроліти в розчинах розпадаються на іони, то відповідно до теорії електролітичноїдисоціації реакції у водних розчинах електролітів - це реакції за участю іонів. Так як розчини сильних електролітів практично не містять недіссоціірованних молекул, а тільки аніони і катіони,
