Другие задания смотри здесь...
Упражнение 64. Охарактеризуйте электролитическую диссоциацию воды.
Вода очень слабый электролит. Она диссоциирует согласно уравнению
Н2О ↔ H+ + OH-
При температуре 25°С только одна ее молекула из каждых 555 000 000 молекул распадается на ионы. Степень электролитической диссоциации воды равна:
α(Н2О)=1/555000000≈1,8•10-9, или 1,8•10-7%.
Упражнение 65. Сколько ионов Н+ и ионов ОН– содержится в одной капле воды объемом 0,1 мл?
Дано: V(H2O)=0,1 мл, α(Н2О)=1,8•10-7%, или 1,8•10-9.
Найти: N(H+)-?, N(OH-)-?
Решение:
Найдем массу одной капли воды:
m(H2O)=V(H2O)•ρ(H2O)=0,1 мл•1 г/мл=0,1 г
Количество вещества в порции заданной массы вычисляем по формуле: n=m/M, где
M=Mrг/моль.
Mr(H2O)=2Ar(H)+Ar(O)=2•1+16=18, M(H2O)=18 г/моль.
n(H2O)=m(H2O)/M(H2O)=0,1 г:18 г/моль=0,00556 ≈ 5,56•10-3
Напишем уравнение диссоциации: Н2О<->Н+ + ОН-
n(H+)=n(OH-)=n(H2O)=5,56•10-3 моль.
С формулы вычисления степени диссоциации α(Н2О)=n(Н+)/n(Н2О) находим:
n(Н+)=n(Н2О)•α(Н2О)=5,56•10-3•1,8•10-7=10-11 моль
Число структурных частиц (ионов) вычисляем по формуле N=n•NА, где NА- сталая Авогадро и численно равна 6,02•1023 моль-1.
N(H+)=N(OH-)=10-11 моль • 6,02•1023моль-1=6,02•1012
Ответ: N(H+)=N(OH-)=6,02•1012
Упражнение 66. Вычислите массовые доли ионов Н+ и ОН– в воде.
Дано:α(Н2О)=1,8•10-7%, или 1,8•10-9. Найти: N(H+)-?, N(OH-)-?
Решение:
І способ
Находим массу 1 моль воды.
Поскольку Mr(H2O)=2•Ar(H)+Ar(O)=2•1+16=18, M(H2O)=18 г/моль,
то есть масса 1 моль воды=18 г, поэтому m(H2O)=18 г.
С формулы вычисления степени диссоциации α(Н2О)=n(Н+)/n(Н2О) находим:
n(Н+)=n(Н2О)•α(Н2О)=1 моль•1,8•10-9=1,8•10-9 моль.
Напишем уравнение диссоциации: Н2О ↔ Н+ + ОН-
n(OH-)=n(H+)=1,8•10-9 моль.
Массу заданного количества ионов вещества вычисляем по формуле m=n•M, где
M=Mrг/моль.
Mr(H+)=Ar(H)=1, M(H+)=1 г/моль
m(H+)=n(H+)•M(H+)=1,8•10-9 моль•1 г/моль=1,8•10-9 г
Mr(ОН-)=Ar(О)+Ar(H)=16+1=17, M(OH-)=17 г/моль
m(OH-)=n(OH-)•M(OH-)=1,8•10-9 моль•17 г/моль=30,6•10-9 г
Вычисляем масовые доли ионов Н+ и ОН- в воде.
w(H+)=m(H+)/m(Н2О)=1,8•10-9 г/18 г=0,1•10-9=10•10-10, или, умножив это значение на 100%, получим 1,0•10-8%.
w(OH-)=m(OH-)/m(Н2О)=30,6•10-9 г/18 г=1,7•10-9, или 1,7•10-7%.
ІІ способ
Пускай масса m(H2O)=х г.
Количество вещества в порции заданной массы вычисляем по формуле n=m/M, где
M=Mrг/моль.
Mr(H2O)=2Ar(H)+Ar(O)=2•1+16=18, M(H2O)=18 г/моль.
n(H2O)=m(H2O)/M(H2O)=х г:18 г/моль=х/18 (г).
С формулы вичисления степени диссоциации α(Н2О)=n(Н+)/n(Н2О) находим:
n(Н+)=n(Н2О)•α(Н2О)=(х/18)•1,8•10-9=х•10-10 моль.
Напишем уравнение диссоциации: Н2О ↔ Н+ + ОН-
n(OH-)=n(H+)=х•10-10 моль.
Массу заданного количества ионов вещества вычисляем по формуле m=n•M, где
M=Mrг/моль.
Mr(H+)=Ar(H)=1, M(H+)=1 г/моль
m(H+)=n(H+)•M(H+)=х•10-10 моль•1 г/моль=х•10-10 г
Mr(ОН-)=Ar(О)+Ar(H)=16+1=17, M(OH-)=17 г/моль
m(OH-)=n(OH-)•M(OH-)=х•10-10 моль•17 г/моль=17•х•10-10 г
Вычисляем масовые доли ионов Н+ и ОН- в воде.
w(H+)=m(H+)/m(Н2О)=х•10-10/х=10-10, или, умножив это значение на 100%, получим 1,0•10-8%.
w(OH-)=m(OH-)/m(Н2О)=х•17•10-10/х=17•10-10=1,7•10-9, или 1,7•10-7%.
Ответ: w(H+)=1,0•10-10 , или 1,0•10-8%, w(OH-)=1,7•10-9 , или 1,7•10-7%.
Упражнение 67. Что такое водородный показатель? Содержание ионов Н+ в воде и водных растворах характеризуют с помощью водородного показателя (рН). Если значение молярной концентрации катионов водорода записать так: с(Н)=10-m моль/л, то число m является водородным показателем.
Пользоваться абсолютными числами, обозначающими концентрацию ионов, на которые распадается вода, неудобно, поэтому было введено понятие водородного показателя и его обозначения рН (читается «пе-аш»), и принято решение заменить концентрацию ионов целым числом с противоположным знаком.
Упражнение 68. Найдите соответствие. 1-Б-в), 2-А-б), 3-В-а), 4-А-б).
|
1. Раствор натрий хлорида в воде 2. Раствор углекис- лого газа в воде 3. Водный раствор извести 4. Уксус |
А. Количество ионов Н+ больше, чем ионов ОН– Б. Количества ионов Н+ и ОН– одинаковы В. Количество ионов ОН– больше, чем ионов Н+ |
а) рН > 7 б) рН < 7 в) pH = 7 |
2. СО2 + H2O = H2CO3 - кислота
3. Са(ОН)2 - известь.
4. Уксус - водный раствор уксусной кислоты.
Упражнение 69. В каком из растворов концентрация катионов Гидрогена большая — с рН=6 или рН=8? С рН=6. Во сколько раз? В 100 раз.
10-6/10-8=102=100
Упражнение 70. Какое преимущество имеет универсальный индикатор по сравнению с лакмусом или метилоранжем при определении среды водных растворов? Универсальный индикатор позволяет определить приблизительное значение рН раствора.
Упражнение 71. Почему водородный показатель чистой дождевой воды, собранной над территорией, где нет населенных пунктов и промышленных объектов, равен 5,6, а не 7,0? В воздухе содержится углекислый газ (объемная доля около 0,03%), который с водой (водяным паром) образует слабую карбонатную кислоту, поэтому дождевая вода слегка делается кислой и рН немного снижается.
СО2 + Н2О = Н2СО3
Упражнение 72. Раствор, содержащий 6 г натрий гидроксида, смешали с раствором, содержащим 6,3 г нитратной кислоты. Значение рН образовавшейся жидкости:
а) больше 7;
б) меньше 7;
в) равно 7.
Укажите правильный ответ.
Количество вещества в порции заданной массы вычисляем по формуле n=m/M, где
M=Mrг/моль.
Mr(NaOH)=Ar(Na)+Ar(O)+Ar(H)=23+16+1=40, M(NaOH)=40 г/моль.
n(NaOH)=m(NaOH)/M(NaOH)=6 г:40 г/моль =0,15 моль.
Mr(HNO3)=Ar(H)+Ar(N)+3•Ar(O)=1+14+3•16=63, M(HNO3) = 63 г/моль.
n(HNO3)=m(HNO3)/M(HNO3)=6,3 г: 63 г/моль=0,1 моль.
Запишем уравнение реакции:
NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O
1 моль 1 моль
Соотношение количества вещества реагентов указывают коэффициенты уравнения, поэтому в реакцию вступают основа и кислота равным количеством вещества: n(NaOH)=n(HNO3). Итак, 0,1 моль щелочи прореагирует с 0,1 моль кислоты, образуя соль и воду, а в растворе еще останется луг натрий гидроксид количеством вещества: 0,15 моль-0,1 моль=0,05 моль. Поэтому рН> 7.