Вправа 116. Дайте визначення сильних і слабких електролітів.
Електроліти, які під час розчинення у воді розпадаються на йони повністю або майже повністю, називають сильними електролітами.
Електроліти, які під час розчинення у воді розпадаються на йони лише частково, називають слабкими електролітами.
Вправа 117. Наведіть приклади сильних і слабких електролітів.
До сильних електролітів належать: сильні кислоти (HClO4, HNO3, HI, HBr, HCl, H2SO4), всі розчинні у воді солі (NaCl, K2SO4, Ca(NO3)2, Na2SO4), основи (гідроксиди лужних і лужноземельних елементів): KOH, NaOH, LiOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2.
До слабких електролітів належать: вода Н2О, кислоти середньої сили (H2SO3, H3PO4, HF, HNO2) та слабкі кислоти (H2CO3, H2S, H2SiO3), нерозчинні і малорозчинні основи (Mg(OH)2, Cu(OH)2) та солі (AgCl, CaSO3, BaSO4).
Вправа 118. Яку фізичну величину використовують для кількісної характеристики сили електроліту? Ступінь електролітичної дисоціації α, який показує частку молекул речовини, що розпалися в розчині на йони.
Ступінь дисоціації α дорівнює відношенню числа молекул N або кількості речовини n, що розпалися на йони, до загального числа молекул N0 або кількості розчиненої речовини n0:
α=Nдис/N0=nдис/n0
Чи є вона сталою в будь-яких розчинах? Ступінь дисоціації — величина змінна. Значення може змінюватися від 0 (дисоціація відсутня) до 1, або 100 % (повна дисоціація). Чим краще дисоціює електроліт, тим більший ступінь дисоціації.
Як можна збільшити ступінь дисоціації електроліту? Оскільки ступінь дисоціації залежить не тільки від природи електроліту, але й від його концентрації в розчині, тому для його збільшення треба розбавити розчин водою або підігріти.
Вправа 119. Наведіть по одному прикладу солі, кислоти та основи, що є:
а) сильним електролітом; Сульфатна кислота H2SO4, натрій гідроксид NaOH, натрій хлорид NaCl.
б) слабким електролітом. Сульфідна кислота H2S, магній гідроксид Mg(OH)2, кальцій сульфіт СаSО3.
Для визначення сили кислот дивись ряд кислот за їх силою (форзац підручника). Силу більшості оксигеновмісних кислот можна також визначити, якщо звичайну формулу кислоти записати у вигляді E(OH)mOn. Якщо в цій формулі буде n менше 2 — кислота слабка, якщо n більше рівне 2 — сильна. Наприклад, кислоту H2SO4 запишемо у вигляді S(OH)2O2, бачимо що кількість атомів Оксигену, що не входять до групи ОН, дорівнює 2, тому сульфатна кислота є сильним електролітом.
Сильні та середньої сили електроліти в таблиці розчинності позначено літерою «Р», слабкі електроліти — літерою «М» (виняток становить вапняна вода — кальцій гідроксид Са(ОН)2).
Вправа 120. Наведіть приклад речовини:
а) двохосновна кислота, що за першою стадією є електролітом середньої сили, а за другою — слабким електролітом;
Cульфітна кислота H2SО3, ортофосфатна кислота H3PO4.
б) двохосновна кислота, що за обома стадіями є слабким електролітом.
Сульфідна кислота H2S.
Вправа 121. У певної кислоти за першою стадією ступінь дисоціації становить 100%, а за другою — 15 %. Яка кислота це може бути? Сильна кислота H2SO4
Вправа 122. Яких частинок більше в розчині гідроген сульфіду: молекул H2S, йонів H+, йонів S2– або йонів HS–? Розчин гідрген сульфіду - слабка кислота, тому найбільше є молекул H2S.
Вправа 123. Із наведеного переліку речовин NaCl, HCl, NaOH, NaNO3, HNO3, HNO2, H2SO4, Ba(OH)2, H2S, K2S, Pb(NO3)2 випишіть окремо формули:
а) сильних електролітів;
NaCl, HCl, NaOH, NaNO3, HNO3, H2SO4, Ba(OH)2, K2S, Pb(NO3)2
б) слабких електролітів.
HNO2, H2S
Дивись пояснення до вправи 119
Вправа 124. Складіть рівняння дисоціації стронцій нітрату, меркурій (ІІ) хлориду, кальцій карбонату, кальцій гідроксиду, сульфідної кислоти.
Sr(NO3)2 -> Sr2+ + 2NO3-
HgCl2 -> Hg2+ + 2Cl-
CaCO3 <-> Ca2+ + CO32- (оборотна)
Ca(OH)2 -> Ca2+ + 2OH-
Кальцій гідроксид Са(ОН)2 виявляє всі властивості лугів, сильний електроліт.
H2S <-> 2H+ + S2- (оборотна)
У яких випадках дисоціація відбувається оборотно? У випадку дисоціації слабких електролітів.
Вправа 125. У водному розчині натрій сульфату міститься 0,3 моль йонів. Яку масу цієї солі використали для приготування такого розчину?
Відомо: n(йонів)=0,3 моль. Знайти: m(Na2SO4)-?
Розв'язування:
Запишемо рівняння дисоціації натрій сульфату:
Na2SO4 = 2Na+ + SO42-
Під час дисоціації з однієї формульної одиниці солі утворюється 2 йони Натрію і 1 йон кислотного залишку, разом 3 йони. У 1 моль солі міститься 3 моль йонів, а 0,3 моль йонів буде міститися у такій кількості речовини солі, що містить утричі меншу кількість речовини йонів:
n(Na2SO4)=n(йонів)/3=0,3 моль:3=0,1 моль
Масу знаходимо за формулою m=n•M, де M=Mrг/моль.
Mr(Na2SO4)=2•Ar(Na)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•23+32+4•16=142, М(Na2SO4)=142 г/моль
m(Na2SO4)=n(Na2SO4)•M(Na2SO4)=0,1 моль•142 г/моль =14,2 г
Відповідь: маса солі 14,2 г
Вправа 126. У розчині гідроген флуориду об’ємом 1 л міститься 2 г цієї кислоти. У цьому розчині кількість речовини йонів Гідрогену становить 0,008 моль. Яка кількість речовини флуорид-іонів у цьому розчині?
Запишемо рівняння дисоціації флуоридної кислоти:
HF <-> H+ + F−
Під час дисоціації з однієї молекули кислоти утворюється один йон Гідрогену і один флуорид-іон. Якщо в розчині наявні 0,008 моль йонів H+, то наявна така ж кількість йонів F-, тобто, 0,008 моль.
До яких кислот відносять флуоридну кислоту? До кислот середньої сили.
Доведемо це.
Знаходимо кількість речовини за формулою n=m/M, де M=Mrг/моль.
M(HF)=20 г/моль
n(HF)=m(HF)/M(HF)=2 г : 20 г/моль = 0,1 моль
Ступінь дисоціації обчислюємо за формулою α=nдис/n0
α=0,008 моль:0,1 моль=0,08, або 8%
Вправа 127. У трьох пробірках містяться однакові об’єми розчинів хлоридної, флуоридної та сульфідної кислот. В усіх пробірках кількість речовини кислот однакові. Але в першій пробірці кількість речовини йонів Гідрогену становить 3∙10–7 моль, у другій — 8∙10–5 моль, а в третій — 0,001 моль. В якій пробірці міститься яка кислота? Чим більшою є кількість речовини йонів Гідрогену у розчині, тим сильнішою є кислота. Найменша кількість речовини йонів Гідрогену міститься у першій пробірці, а найбільша - у третій пробірці, тому у першій пробірці є слабка кислота сульфідна, у третій - сильна кислота хлоридна, а у другій пробірці - кислота середньої сили флуоридна.
Вправа 128. У першій пробірці міститься розчин електроліту, ступінь дисоціації якого становить 89%, у другій — електроліт зі ступенем дисоціації 8%, а у третій — 0,2%. Наведіть по два приклади електролітів з різних класів сполук, що можуть міститися в цих пробірках. У першій пробірці міститься сильний електроліт (ступінь дисоціації більший 30%): кислоти H2SO4, HNO3 або основи NaOH, КОН чи солі NaCl, K2SO4. У другій пробірці - електроліт середньої сили (ступінь дисоціації перебуває у межах від 3% до 30%): кислоти HF, НNО2. У третій пробірці - слабкий електроліт (ступінь дисоціації менший 3%): кислоти H2S, Н2СО3 або основи Pb(OH)2, Zn(OH)2 чи солі CaSO4, AgCl.