Свойства растворов

 

Задачи 

1. Сколько граммов  сульфата натрия следует растворить в 400 мл воды для получения 8%-ного (по массе) раствора?
2. Вычислите массовую долю (w %) раствора, содержащего 50 г хлорида натрия в 650 г воды.
3. Какова массовая доля (w %) раствора, если в 750 мл воды содержится 60 г нитрата серебра?
4. В каком  количестве молей воды следует растворить 40 г иодида калия для получения 4%-ного (по массе) раствора?
5. В каком объеме воды следует растворить 50 г хлорида калия для получения 10%-ного (по массе) раствора?
6. Сколько граммов хлористого водорода надо растворить в 250 мл воды для получения 10%-ного (по массе) раствора соляной кислоты?
7. В 150 граммах воды растворили 15 л хлористого водорода (н.у.). Определите массовую долю (w %) образовавшегося раствора соляной кислоты.
8. Какой объем газообразного аммиака (н.у.) надо  растворить в воде, чтобы получить 500 г 6%-ного (по массе) раствора аммиака?
9. Сколько граммов гидроксида калия надо растворить в 100 г воды, чтобы получить раствор с массовой долей 6 %.
10. Сколько граммов соли и воды содержится в 800 г 12%-ного (по массе) раствора нитрата натрия?
11. К 300 мл раствора с массовой долей серной кислоты 30 %  (плотность   раствора  r  =  1,22 г/мл)  добавим 1 литр воды. Рассчитайте массовую долю (w %) полученного раствора.
12. В каком объеме воды следует растворить 100 граммов сульфата калия для получения раствора с массовой долей растворенного вещества 5 %?
13. Сколько граммов хлорида натрия и воды потребуется для приготовления 3 л раствора с массовой долей растворенного вещества 5 % (плотность раствора r = 1,03 г/мл)?
14. В каком объеме воды следует растворить 60 г хлорида магния для получения 10%-ного (по массе) раствора?
15. Вычислите массовую долю (w %) раствора, содержащего 50 г сульфата натрия в 750 г воды.
16. Вычислите массовую долю (w %) азотной кислоты в растворе, в 0,5 л которого содержится 120 г кислоты.
17. Какой объем 96%-ной (по массе) серной кислоты (плотность раствора r = 1,84 г/мл) потребуется для приготовления 3 л 0,5 М раствора? Какова нормальность полученного раствора?
18. Рассчитайте молярность, нормальность и титр 2 % -ного раствора сульфата магния (плотность раствора r = 1,02 г/мл).
19. Рассчитайте молярную и нормальную концентрацию 8%-ного (по массе) раствора серной кислоты (плотность раствора r = 1,05 г/мл).
20. В 282 мл воды растворим 18 г фосфорной кислоты. Рассчитайте масссовую долю (w %), молярность и нормальность этого раствора (плотность раствора r = 1,03 г/мл).
21. Сколько граммов сульфата калия необходимо для приготовления 5 л раствора с массовой долей 5 % (плотность раствора r = 1,04 г/мл)? Рассчитайте молярность и нормальность приготовленного раствора.
22. В каком объеме 0,5 молярного раствора карбоната натрия содержится 7 граммов соли? Какова нормальность и титр этого раствора?
23. К раствору серной кислоты объемом 300 мл с массовой долей 30 % (плотность раствора r = 1,22 г/мл) добавили 1 л воды. Рассчитайте массовую долю (w %) и молярность полученного раствора.
24. Сколько миллилитров 96%-ного раствора серной кислоты (плотность раствора r = 1,84 г/мл) необходимо для приготовления 2 л 0,5 нормального раствора серной кислоты?
25. В 33,3 мл воды растворили 16,7 грамма серной кислоты. Рассчитайте массовую долю (w %), молярность, нормальность и титр полученного раствора (плотность раствора r = 1,28 г/мл).
26. Сколько граммов нитрата калия потребуется для приготовления 500 мл 0,23 молярного раствора? Какова молярность и титр полученного раствора?
27. Титр раствора хлорида кальция равен 0,022 г/мл. Рассчитайте молярность и нормальность этого раствора.
28. Сколько граммов соли содержится в 200 мл 0,3 нормального раствора хлорида алюминия? Какова молярность и титр этого раствора?
29. Сколько литров 0,5 молярного раствора серной кислоты можно приготовить из 70 мл 50%-ного (по массе) раствора серной кислоты (плотность раствора r = 1,40 г/мл)?
30. Вычислите массовую долю (w %) раствора азотной кислоты в 0,3 л которого содержится 100 г кислоты (плотность раствора r = 1,28 г/мл). Какова молярность и нормальность этого раствора?
31. Сколько граммов раствора с массовой долей хлорида бария 4 % потребуется для взаимодействия с 30 мл 0,5 нормального раствора серной кислоты?
32. Сколько миллилитров 0,5 нормального раствора серной кислоты потребуется для нейтрализации 20 граммов гидроксида натрия?
33. Какой объем водорода (н.у.) выделится при растворении цинка в 100 мл 20%-ного (по массе) раствора соляной кислоты (плотность раствора r = 1,10 г/мл)?
34. Какой объем 0,2 молярного раствора серной кислоты потребуется для нейтрализации гидроксида калия, содержащегося в 300 г 17%-ного (по массе) раствора?
35. Сколько граммов раствора с массовой долей нитрата серебра 2% потребуется для взаимодействия с 30 мл 0,5 нормального раствора соляной кислоты?
36. Сколько миллилитров 0,5 нормального раствора соляной кислоты необходимо добавить к раствору нитрата серебра для получения 0,3 грамма осадка?
37. Сколько миллилитров 23%-ного (по массе) раствора аммиака (плотность раствора r = 0,916 г/мл) потребуется для взаимодействия с 250 мл 2 нормального раствора соляной кислоты?
38. Сколько литров 0,1 нормального раствора нитрата серебра потребуется для взаимодействия с 0,5 л 0,3 нормального раствора хлорида алюминия?
39. Какой объем 0,25 нормального раствора серной кислоты потребуется добавить к раствору карбоната натрия, чтобы выделилось 8 л диоксида углерода (н.у.)?
40. Сколько граммов 5%-ного раствора нитрата серебра потребуется для взаимодействия со 120 мл 0,5 нормального раствора хлорида магния?

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ 

  Растворы  состоят из растворителя и одного (или более) растворенных веществ. Наиболее распространенными являются водные растворы (растворитель вода). В неводных растворах, которые в последнее время находят все большее применение, могут быть использованы другие растворители (бензол, спирт, жидкий аммиак и т.д.).

  Растворенное  вещество в растворах находится  в виде изолированных молекул  или ионов. В процессе образования раствора большую роль играет взаимодействие частиц растворенного вещества (молекул или ионов) с молекулами растворителя, т.е. сольватация (гидратация, если растворителем является вода). Энергетический эффект, наблюдаемый при растворении 1 моля вещества, называется энтальпией растворения (кДж/моль). Процесс растворения может быть экзотермическим (например, КОН) или эндотермическим (например, КNO₃). Сольватация (гидратация) играет решающую роль и в процессах электролитической диссоциации молекул растворенного вещества на ионы.

  В соответствии с теорией электролитической  диссоциации в растворах некоторых веществ происходит обратимый распад молекул на ионы. Поэтому в растворах  таких веществ одновременно присутствуют молекулы и ионы. Количественно способность молекул вещества к электролитической диссоциации описывается степенью электролитической диссоциации a (a % = a × 100 %) и константой электролитической диссоциации K_дис., т.е. константой равновесия, записанной для обратимого процесса электролитической диссоциации. Способность к электролитической диссоциации зависит от природы растворенного вещества, природы растворителя, от температуры, концентрации раствора и наличия в растворе одноименных ионов. Закон разбавления (разведения) Оствальда устанавливает взаимосвязь между a, K_дис и молярной концентрацией растворенного вещества в растворе С_М

  K_дис. = C_M × a².

  По  величине степени диссоциации a электролиты условно делят на слабые (a < 3 %), сильные (a > 30 %) и средней силы (a =  3-30 %). 

 

  В растворах сильных электролитов (особенно при малых концентрациях С_м < 0,1 моль/л) можно принять, что все молекулы растворенного вещества полностью распадаются на ионы, а недиссоциированные молекулы отсутствуют.

  Вода  относится к очень слабым электролитам (K_дис. = 1,8 × 10^-16). Произведение [Н⁺] × [ОН^-] = 10^-14  при t = 22 ^oC постоянно для чистой воды и водных растворов различных веществ. Возможность и скорость протекания реакций в водных растворах в большей степени зависит от концентрации [Н⁺], поэтому эта величина имеет большое значение. Для удобства используют не величину [Н⁺], а водородный показатель рН = -lg[Н⁺]. 
 
 

  ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ  ЗАДАЧ 

  Задача  1. Чему равна молярная концентрация частиц в растворе, содержащим 0,11 г  CaCl₂ в 200 мл раствора?

  Решение.

  CaCl₂ D Ca⁺² + 2 Cl^-

молярная  концентрация CaCl₂

C_М =

= = 5×10^-3 моль/л,

так как CaCl₂ – соль (сильный электролит), а концентрация раствора мала, примем a = 1 (100 %).

Тогда

[CaCl₂]_{расп. на ионы} = [CaCl₂]_общей = 5×10^-3 моль/л;

[CaCl₂]_недис. = 0 моль/л.

Из уравнения  электролитической диссоциации  следует, что 

[Ca⁺²] = [CaCl₂]_{расп. на ионы} = 5×10^-3 моль/л;

[C1^-] = 2[CaCl₂]_{расп. на ионы} =2×5×10^-3 = 10^-2 моль/л.

  Ответ. В растворе присутствуют ионы Ca⁺² и C1^-, молекулы CaCl₂ – отсутствуют. [Ca⁺²] =5×10^-3, [C1^-] =10^-2 моль/л.

  Задача  2. Определить концентрации [Н⁺], [CН₃СОО^-] и [CН₃СООН] в 0,1 M растворе CН₃СООН, если a =1,34 %.

  Решение. CН₃СООН D Н⁺ + CН₃СОО^-]. Ионы CН₃СОО^- и Н⁺ образуются из молекул CН₃СООН, участвующих в электролитической диссоциации. Из уравнения следует, что

  [CН₃СОО^-] = [Н⁺]= [CН₃СООН]_{расп. на ионы} .

  По  определению a = С_{расп. на ионы} / C_{общее кол-во}, следовательно,

[CН₃СОО^-] _{расп. на ионы} = [CН₃СООН]_общ.× a = 0,1× = 1,34 × 10^-3 моль/л, отсюда [Н⁺]= [CН₃СОО^-] = 1,34× 10^-3 моль/л.

  Не  распалось на ионы

[CН₃СООН] = [CН₃СООН]_общ. - [CН₃СОО^-] _{расп. на ионы} = С - aС = С (1-a) = 0,1(1-0,00134) = 0,099866 моль/л.

  Ответ. [CН₃СООН]_недис. = 0,099866 моль/л;

         [Н⁺]= [CН₃СОО^-] = 1,34× 10^-3 моль/л.

  Задача  3. Определить [Н⁺] и рН 1 10^-2 M растворе азотистой кислоты. K_дис. = 5,1×10^-4.

  Решение.

  HNO₂ D H⁺ + NO^-₂

         [H⁺] = [HNO₂]_{расп. неполн.} = aС        (см. задачу 2).

  По  закону разведения Оствальда . K_дис. = С_M . a², откуда

  a =

= = 2,3×10^-1.

[H⁺] = aС_общ. = 2,3×10^-1×10^-2 =2,3×10^-3 моль/л;

рН = -lg [H⁺] = -2,3×10^-3 = 2,64.

  Ответ. [H⁺] = 2,3×10^-3 моль/л; pH = 2,64.

  Задача  4. Чему равны [ОH^-], [H⁺] и рН в 0,2 %-ном растворе NaOH? Плотность раствора равна 1 г/см³.

  Решение.

1. Определим С_M раствора NaOH.

      Примем  V_р-ра = 1л = 1000 см³,

          m_р-ра = V _р-ра × r _р-ра = 1000 × 1 = 1000 г,

          m_NaOH = m_р-ра = 1000 = 2 г,

          С_M = = = 0,05 моль/л.

2. NaOH D Na⁺ + OH^-, так как NaOH относится к сильным электролитам, то при С_M = 0,05 моль/л примем a = 1.

   Следовательно, С_{расп. на ионы} = С_общ. = 0,05 моль/л;

   [Na⁺] = [OH^-] =[NaOH]_{расп. на ионы} = 0,05 моль/л.

3. Из ионного произведения воды [Н⁺] × [OH^-] = 10^-14