Проаналізуйте моделі молекул кислот. Визначте найполярніші зв’язки в молекулах. Сформулюйте гіпотезу щодо йонів, які утворюються під час дисоціації кислот.
У молекулах оксигеновмісних кислот найполярнішим ковалентним зв'язком є зв'язок О—Н, який під дією полярних молекул води розривається і молекули розпадаються, але не атоми, а на йони, внаслідок чого кислоти дисоціюють на катіони тільки одного типу — катіони Гідрогену Н+ та аніони різних кислотних залишків.
Поміркуйте
Проаналізуйте структурні формули основ. Які зв’язки існують в основах? Сформулюйте гіпотезу щодо йонів, які утворюються під час дисоціації основ.
Основи складаються з катіонів металічного елемента та гідроксид–аніонів між якими існують йонні зв’язки, а всередині гідроксильних груп між атомами Оксигену й Гідрогену — ковалентні полярні зв’язки. Під дією полярних молекул води йонні зв'язки легко руйнуються, тому основи дисоціюють на різні катіони металічних елементів (або йона амонію) і аніони одного типу — гідроксид–іони OH–.
Поміркуйте
Проаналізуйте структурні формули солей. Доведіть або спростуйте гіпотезу щодо йонів, які утворюються під час розчинення солей.
Неорганічні солі є речовинами йонної будови, що складаються з катіонів металічного елемента (або йона амонію) та аніонів кислотного залишку. Під дією полярних молекул води в процесі розчинення йонні кристалічні ґратки руйнуються і в розчин переходять вільні гідратовані катіони металічного елемента та аніони кислотного залишку. Гіпотеза доведена.
Досліджуємо, моделюємо, проєктуємо
Використовуючи підручні матеріали (пластилін, намистини, дріт тощо), виготовте моделі йонів. Порівняйте їх із моделями атомів, які ви робили у 8–му класі.
Атоми можуть приєднувати або втрачати електрони, перетворюючись на йони: катіони (позитивно заряджені) або аніони (негативно заряджені).
| Модель йона (катіона) Берилію із зарядом +2 |
Модель атома Берилію |
 |
 |
Йон металічнного елемента Берилію (Be2+) має менший радіус у порівнянні з атомом Берилію (Be), бо утворюється з атома внаслідок втрати ним електронів.
| Модель йона (аніона) Оксигену із зарядом –2. |
Модель атома Оксигену |
 |
 |
Йон неметалічного елемента Оксигену (О2− ) має приблизно однаковий радіус у порівнянні з атомом Оксигену (О), бо утворюється з атома внаслідок приєднання електронів.
|
Модель
йона (катіона)
Карбону із зарядом +4
|
Модель
атома
Карбону
|
Модель
йона (аніона)
Карбону із зарядом –4
|
 |
 |
 |
Йон (катіон) неметалічного елемента Карбону (С4+) має менший радіус у порівнянні з атомом Карбону (С), бо утворюється з атома внаслідок втрати ним електронів.
Йон (аніон) неметалічного елемента Карбону (С4−) має приблизно однаковий радіус у порівнянні з атомом Карбону (С), бо утворюється з атома внаслідок приєднання електронів.
Робота з інформацією
Вправа 104
Дайте визначення кислотам, основам і солям із позиції теорії електролітичної дисоціації.
Кислоти — це електроліти, під час дисоціації яких утворюються катіони Гідрогену й аніони кислотного залишку.
Основи — це електроліти, що дисоціюють на катіони металічного елемента (або йона амонію) та гідроксид–аніони.
Солі — це електроліти, що дисоціюють на катіони металічного елемента (або йона амонію) та аніони кислотного залишку.
Вправа 105
У чому полягає особливість електролітичної дисоціації багатоосновних кислот порівняно з одноосновними? Поясніть відмінності на прикладі сульфатної кислоти.
Багатоосновні кислоти дисоціюють ступінчасто, відщеплюючи йони Гідрогену послідовно, один за одним, тому кожній багатоосновній кислоті відповідає кілька аніонів і всі вони одночасно наявні в розчині. Одноосновні кислоти розпадаються на йони повністю в одну стадію.
Електролітична дисоціація багатоосновної сульфатної кислоти відбувається у дві стадії:
перша стадія: H2SO4 → H+ + HSO4− (гідрогенсульфат–іон)
друга стадія: HSO4− ⇄ H+ + SO42− (сульфат–іон)
Вправа 106
Унаслідок електролітичної дисоціації молекули кислоти утворився йон із зарядом 3–. Скільки йонів Гідрогену утворилося за таких умов?
За таких умов утворилося три йони Гідрогену H+. Беручи до уваги те, що будь–яка речовина є електронейтральною, сумарний позитивний заряд утворених катіонів Гідрогену повинен компенсуватися негативним зарядом аніона: 3•(+1)+(−3)=0.
Вправа 107
Запишіть заряди йонів у речовинах і назвіть ці речовини:
a) Na2S, Na2SO4, MgSO4, Na3PO4, AlPO4;
Натрій сульфід Na2S: катіони Натрію Na+ і сульфід–іони S2−.
Натрій сульфат Na2SO4: катіони Натрію Na+ і сульфат–іони SO42−.
Магній сульфат MgSO4: катіони Магнію Mg2+ і сульфат–іони SO42−.
Натрій ортофосфат Na3PO4: катіони Натрію Na+ і ортофосфат–іони PO43−.
Алюміній ортофосфат AlPO4: катіони Алюмінію Al3+ і ортофосфат–іони PO43−.
б) K2SO4, Mg(NO3)2, Ca3(PO4)2, NaOH, Ba(OH)2.
Калій сульфат K2SO4: катіони Калію K+ і сульфат–іони SO42−.
Магній нітрат Mg(NO3)2: катіони Магнію Mg2+ і нітрат–іони NO3−.
Кальцій ортофосфат Ca3(PO4)2: катіони Кальцію Ca2+ і ортофосфат–іони PO43−.
Натрій гідроксид NaOH: катіони Натрію Na+ і гідроксид–іони OH−.
Барій гідроксид Ba(OH)2: катіони Барію Ba2+ і гідроксид–іони OH−.
Вправа 108
Запишіть рівняння електролітичної дисоціації кислот. Назвіть аніони, що утворюються.
а) карбонатної;
Багатоосновна карбонатна кислота дисоціює ступінчасто (в декілька стадій):
Перша стадія: H2CO3 ⇄ H+ + HCO3– (гідрогенкарбонат–іон)
Друга стадія: HCO3– ⇄ H+ + CO32– (карбонат–іон)
Сумарне рівняння дисоціації має вигляд: H2CO3 ⇄ 2H+ + CO32–.
б) бромідної;
Одноосновна бромідна кислота дисоціює повністю:
HBr → H+ + Br– (бромід–іон)
б) нітритної;
Одноосновна нітритна кислота дисоціює повністю:
HNO2 → H+ + NO2– (нітрит–іон)
Вправа 109
Які з наведених кислот будуть дисоціювати ступінчасто: HCl, H2CO3, HNO3, H2S, HCl, H2SO3?
Багатоосновні кислоти (містять два і більше атомів Гідрогену) будуть дисоціювати ступінчасто: H2CO3, H2S, H2SO3.
Рівняння дисоціації карбонатної кислоти H2CO3:
Перша стадія: H2CO3 ⇄ H+ + HCO3–
Друга стадія: HCO3– ⇄ H+ + CO32–
Сумарне рівняння дисоціації має вигляд: H2CO3 ⇄ 2H+ + CO32–
Рівняння дисоціації сульфідної кислоти H2S:
Перша стадія: H2S ⇄ H+ + HS–
Друга стадія: HS– ⇄ H+ + S2–
Сумарне рівняння дисоціації має вигляд: H2S ⇄ 2H+ + S2–
Рівняння дисоціації сульфатної кислоти H2SO4:
Перша стадія: H2SO3 ⇄ H+ + HSO3–
Друга стадія: HSO3– ⇄ H+ + HSO32–
Сумарне рівняння дисоціації має вигляд: H2SO3 ⇄ 2H+ + SO32–
Зверніть увагу: заряд йона в лівій частині рівняння дорівнює сумі зарядів двох йонів у правій частині.
Вправа 110
Запишіть рівняння електролітичної дисоціації основ:
а) калій гідроксиду; KOH → K+ + OH–
б) літій гідроксиду. LiOH → Li+ + OH–
Вправа 111
Запишіть рівняння електролітичної дисоціації солей:
а) магній нітрату; Mg(NO3)2 → Mg2+ + 2NO3−
б) алюміній хлориду; AlCl3 → Al3+ + 3Cl–
в) барій броміду; BaBr2 → Ba2+ + 2Br–
г) натрій карбонату; Na2CO3 → 2Na+ + CO32−
д) натрій ортофосфату; Na3PO4 → 3Na+ + PO43−
е) барій сульфіду; BaS → Ba2+ + S2−
ж) ферум (3+) нітрату; Fe(NO3)3 → Fe3+ + 3NO3−
и) магній хлориду; MgCl2 → Mg2+ + 2Cl−
к) алюміній сульфату. Al2(SO4)3 → 2Al3+ +3SO42−
Вправа 112
Яка кількість речовини частинок утвориться внаслідок розчинення у воді таких речовин кількістю 1 моль? Запишіть рівняння електролітичної дисоціації цих речовин.
a) гідроген хлориду;
HCl → H+ + Cl–
З 1 моль гідроген хлориду HCl утворюється 1 моль йонів H+ і 1 моль йонів Cl−, разом — 2 моль йонів.
б) калій йодиду;
KI → K+ + I–
З 1 моль калій йодиду Kl утворюється 1 моль йонів K+ і 1 моль йонів I−, разом — 2 моль йонів.
в) кальцій броміду;
CaBr2 → Ca2+ + 2Br–
З 1 моль кальцій броміду CaBr2 утворюється 1 моль йонів Ca2+ і 2 моль йонів Br−, разом — 3 моль йонів.
г) барій нітрату.
Ba(NO3)2 → Ba2+ + 2NO3–
З 1 моль барій нітрогену Ba(NO3)2 утворюється 1 моль йонів Ba+ і 2 моль йонів NO3−, разом — 3 моль йонів.
На кількість речовини (моль) вказують коефіцієнти біля йонів у рівнянні дисоціації речовини.
Вправа 113
Наведіть по одному прикладу солей, у разі дисоціації яких кількістю речовини по 1 моль утворяться: а) 2 моль йонів; б) 3 моль йонів; в) 4 моль йонів; г) 5 моль йонів. Запишіть відповідні рівняння електролітичної дисоціації.
а) 2 моль йонів;
Сіль натрій хлорид NaCl.
NaCl → Na+ + Cl–
1 моль + 1 моль = 2 моль
б) 3 моль йонів;
Сіль магній хлорид MgCl2.
MgCl2 → Mg2+ + 2Cl–
1 моль + 2 моль = 3 моль
в) 4 моль йонів;
Сіль калій ортофосфат K3PO4.
K3PO4 → 3K+ + PO43–
3 моль + 1 моль = 4 моль
г) 5 моль йонів.
Сіль ферум сульфат Fe2(SO4)3.
Fe2(SO4)3 → 2Fe3+ + 3SO42–
2 моль + 3 моль = 5 моль
На кількість речовини (моль) вказують коефіцієнти біля йонів у рівнянні дисоціації речовини.
Вправа 114
Запишіть формулу речовини, під час дисоціації якої утворюються йони Кальцію та гідроксид–іони.
Кальцій гідроксид Ca(OH)2.
Рівняння електролітичної дисоціації: Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH–
Вправа 115
Із переліку речовин випишіть окремо електроліти й неелектроліти: HCl, Ca, Cr2(SO4)3, Fe2O3, Mg(OH)2, CO2, Sr(OH)2, Sr(NO3)2, P2O5, H2O. Запишіть рівняння дисоціації електролітів.
Електроліти (розчинні кислоти, луги й солі): HCl, Cr2(SO4)3, Sr(OH)2, Sr(NO3)2.
Неелектроліти (прості речовини, оксиди, нерозчинні основи, вода): Ca, Fe2O3, Mg(OH)2, CO2, P2O5, H2O.
Рівняння дисоціації електролітів:
HCl → H+ + Cl−
Cr2(SO4)3 → 2Cr3+ + 3SO42−
Sr(OH)2 → Sr2+ + 2OH−
Sr(NO3)2 → Sr2+ + 2NO3−
Вправа 116
У разі дисоціації певного нітрату утворився 1 моль катіонів із зарядом 2+. Яка кількість речовини нітрат–іонів утворилася за таких умов?
Дано: n(M2+)=1 моль
Знайти: n(NO3−)−?
Розв’язання
Загальна формула нітрату двовалентного металічного елемента: M(NO3)2.
Складемо рівняння електролітичної дисоціації: M(NO3)2 → M2+ + 2NO3–
За рівнянням дисоціації n(M(NO3)2):n(NO3–)=1:2, тому
n(NO3–)= n(M(NO3)2) • 2 = 1 моль • 2 = 2 моль
Відповідь: n(NO3−)=2 моль.
Вправа 117
Складіть формули та запишіть рівняння дисоціації ферум (II) сульфату й ферум (III) сульфату. Чим відрізняються ці солі?
FeSO4 → Fe2+ + SO42–
Fe2(SO4)3 → 2Fe3+ + 3SO42–
Ці солі відрізняються зарядами йонів металічного елемента (Fe2+ і Fe3+ відповідно), різною кількістю речовини катіонів Феруму (1 моль і 2 моль відповідно) і аніонів кислотного залишку (1 моль і 3 моль відповідно).
Вправа 118
Наведіть по одному прикладу рівнянь дисоціації солей за наведеними схемами (буквою М позначений металічний елемент, а Х — кислотний залишок):
а) МХ → М2+ + Х2–;
MgSO4 → Mg2+ + SO42–
б) МХ3 → М3+ + 3Х–;
AlCl3 → Al3+ + 3Cl–
в) М3Х → 3М+ + Х3–;
Na3PO4 → 3Na+ + PO43–
г) М2Х3 → 2М3+ + 3Х2–.
Fe2(SO4)3 → 2Fe3+ + 3SO42–
Вправа 119
У розчині наявні йони K+, Mg2+, NO3−, SO42−. Які речовини розчинили? Наведіть два варіанти відповіді.
Варіант 1.
Розчинили калій нітрат KNO3 i магній сульфат MgSO4 .
KNO3 → K+ + NO3–
MgSO4 → Mg2+ + SO42–
Варіант 2.
Розчинили калій сульфат K2SO4 і магній нітрат Mg(NO3)2.
K2SO4 → 2K+ + SO42–
Mg(NO3)2 → Mg2+ + 2NO3–
Вправа 120
Запишіть рівняння дисоціації тих електролітів, що утворюють хлорид–іони: CrCl3, KClO3, BaCl2, Ca(ClO)2, HClO4, MgOHCl.
Хлорид–іони Cl− утворюються під час розчинення у воді бінарних солей хлоридної кислоти (CrCl3, BaCl2)та її оснóвних солей (MgOHCl).
