Дізнаєтеся, зрозумієте, використаєте
► Чому молекули кислот розпадаються у водному розчині на йони?
Під впливом полярних молекул води в процесі розчинення кислот розриваються ковалентні полярні зв’язки, відбувається руйнування молекул кислоти з утворенням йонів.
Наявність яких йонів у розчинах кислот зумовлює спільні хімічні властивості цих речовин?
Наявність йонів Гідрогену в розчинах кислот зумовлює спільні хімічні властивості цих речовин, наприклад, однакова дія на індикатор.
Як кількісно характеризують процес розпаду молекул на йони?
Кількісною характеристикою сили кислот є ступінь дисоціації — відношення кількості молекул кислоти, які розпалися на йони, до загальної кількості її молекул. Цю величину позначають грецькою літерою α (альфа) і виражають часткою від одиниці або у відсотках.
Виконаймо вправу
Проілюструйте наявність полярного ковалентного зв’язку в молекулі H2S, використавши її графічну формулу.
У молекулі H2S cпільна пара електронів зміщена до більш електронегативного атома Cульфура (H:S) і ковалентний зв’язок між атомами є полярним. На атомі Cульфура зосереджується надлишковий негативний заряд δ–, а на атомі Гідрогену — позитивний заряд δ+.
Hδ–→S2δ–←Hδ–
Виконаймо вправу
Рівняння дисоціації нітратної кислоти: HNO3 = H+ + NO3–
Думаймо
Чи діють на індикатори кислоти, які не розчиняються у воді? Чому?
Індикатори не діють на кислоти, які не розчиняються у воді. Нерозчинні у воді кислоти не дисоціюють на йони Гідрогену, тобто розчин не містить катіонів Гідрогену, значить не набуває колір індикатора кислого середовища, тому визначити наявність кислоти в такому розчині неможливо.
Думаймо
Між якими атомами розриваються ковалентні зв’язки в молекулах і йонах у процесі дисоціації ортофосфатної кислоти?
Спочатку від молекули H3PO4 відокремлюється один із атомів Гідрогену, перетворюючись на йон Н+, потім уже від йона H2PO4– — другий і, нарешті від йона HPO42– — третій.
Виконаймо вправу
Напишіть рівняння дисоціації сульфітної кислоти H2SO3.
Н2SО4 ⇄ H+ + HSO4– — (перша стадія);
НSО4– ⇄ H+ + SO42– — (друга стадія).
Думаймо
На другій стадії дисоціації сульфідної кислоти H2S розпадається менша частка йонів HS–, ніж частка молекул H2S, які дисоціюють на першій стадії. Як це можна пояснити?
Це пояснюється двома причинами: по–перше, йону Н+ легше відокремитися від електронейтральної частинки — молекули H2S, ніж від протилежно зарядженої — йона HS–; по–друге, двозарядний йон S2– міцніше сполучається з катіоном Н+, ніж однозарядний йон HS–.
Розв'язуймо задачу
Обчисліть, у скільки разів кількість молекул кислоти НА в її розчині більша від кількості всіх йонів, якщо ступінь дисоціації кислоти становить 10%.
Відомо: α = 10% = 0,1
Знайти: N(HA)/(N(Н+) + N(А–))–?
Розв'язання
1. Нехай в розчині було 10 молекул, тобто N(заг.)=10, тоді розпалося на йони:
N(дис.) = N(заг.)•α = 10 • 0,01 = 1 молекула.
2. За рівнянням дисоціації кислоти: НА = H+ + А– пара йонів (Н+ і А–) утворюється з однієї молекули кислоти, тому
N(Н+) = N(А–) = N(дис.)•α= 10 • 0,01 = 1 йон, а разом N(Н+) + N(А–) = 1 + 1 = 2 йони.
3. Обчислимо кількість молекул кислоти, що не продисоціювали.
N(HA)=N(заг.)–N(дис.)=10 – 1 = 9 молекул
4. Обчислюємо відношення кількості молекул в розчині, що не продисоціювала, до кількості всіх йонів, одержимо:
N(HA)/(N(Н+) + N(А–)) = 9/2=4,5 разів.
Відповідь: у 4,5 разів.
ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ
Вправа 79
Рівняння дисоціації нітритної кислоти;
HNO2 ⇄ H+ + NO2–
рівняння дисоціації карбонатної кислоти.
H2CO3 ⇄ H+ + HCO3– — (перша стадія);
HCO3– ⇄ H+ + CO32– — (друга стадія);
Вправа 80
Запишіть формули аніонів кислотних залишків.
Для кислоти HI аніон кислотного I–,
для кислоти H2SeO3 – SeO32–,
для кислоти H3AsO4 – AsO43–.
Вправа 81
Поясніть, чому рівняння дисоціації ортофосфатної кислоти Н3РО4 ⇄ 3H+ + PO43– є некоректним.
Некоректним є запис знаку оборотності, бо дисоціація ортофосфатної кислоти відбувається за декільками стадіями, причому дисоціація повніша за першою стадією.
Вправа 82
Обчисліть ступінь дисоціації кислоти HА, якщо кожна четверта її молекула розпадається на йони.
Відомо: n(заг.) = 4, n(дис.)=1
Знайти:
α=n(дис.)/n(заг.)=1/4=0,25, або 25%
Відповідь: 25%.
Вправа 83
Висловте гіпотезу для пояснення, чому молекула HNO3 дисоціює на йони H+ і NO3–, а не на йони OH– і NO2+.
Молекула HNO3 дисоціює на йони H+ і NO3–, бо ковалентний зв'язок H–O є значно полярнішим від зв'язку O–N. Оскільки спільна електронна пара в H–O набагато сильніше зміщена до атома Оксигену, то під час руйнування молекули кислоти переходить у власність цього атома і він перетворюється на йон NO3–, а атом Гідрогену втрачає свій єдиний електрон і стає йоном H+.
Вправа 84
Сильною чи слабкою є кислота НA, якщо в її водному розчині:
а) з кожних 20 молекул кислоти не розпалися на йони 18 молекул;
Відомо: N(заг.)=20, N(HA)=18
Знайти: α — ?
Розв’язання
1. Якщо з кожних 20 молекул кислоти не розпалися на йони 18 молекул, то розпалися на йони:
N(дис.)=N(заг.)–N(НА)=20 – 18 = 2 молекули.
2. Обчислюємо ступінь дисоціації кислоти:
α=N(дис.)/N(заг.)=2/20=0,1, або 10%.
Оскільки ступінь дисоціації менший 30%, то кислота НА є слабкою.
Відповідь: НА — слабка кислота.
б) разом із кожною молекулою кислоти перебуває вісім йонів?
Відомо: N(H+)+N(A–)=8, N(HA)=1
Знайти: α — ?
Розв’язання
1. За рівнянням дисоціації НА = H+ + A– пара йонів (Н+ і А–) утворилася з однієї молекули кислоти. Тоді 8 йонів утворюється з 4 молекул кислоти, отже, N(дис.)=4 молекули.
До дисоціації маємо N(заг.)= 4 + 1 = 5 молекул.
2. Обчислюємо ступінь дисоціації кислоти:
α=N(дис.)/N(заг.)= 4/5 = 0,8 або 80%.
Оскільки ступінь дисоціації більший 30%, то кислота НА є сильною.
Відповідь: НА — сильна кислота.
Вправа 85
За якого значення ступеня дисоціації кислоти НА кількість її молекул у розчині така сама, що й сумарна кількість йонів?
Відомо: N(заг.)=N(H+)+N(A–)
Знайти: α — ?
Розв’язання
1. За рівнянням дисоціації НА = H+ + A– пара йонів (Н+ і А–) утворилася з однієї молекули кислоти.
До дисоціації маємо N(заг.)= 1 + 2 = 3 молекули.
2. Обчислюємо ступінь дисоціації кислоти:
α=N(дис.)/N(заг.)= 1/3
Відповідь: 1/3.
Вправа 86
Обчисліть ступінь дисоціації кислоти HClO3, якщо сумарна кількість її молекул і йонів у розчині в 1,9 раза більша від кількості молекул, які розчинилися.
Розв'язання
Позначимо загальну кількість молекул: N(заг.)=х.
На йони розпалося N(дис.)=αN(заг.)=ах молекул.
Не розпалося на йони N(заг.) – N(дис.)=x – αх молекул.
Пара йонів (Н+ і ClO3–) утворилася з однієї молекули кислоти: HClO3 = H+ + ClO3–.
N(H+)=N(ClO3–)= аN(заг.)=ах йонів, а сума N(H+)+ N(ClO3–)=ах + ах = 2ах йонів.
Оскільки за умовою сумарна кількість її молекул і йонів у розчині в 1,9 раза більша від кількості молекул, складаємо рівняння:
х – ах + 2ах = 1,9ах
х + ах = 1,9ах
х(1 + а) = 1,9ах
1 + а = 1,9
а = 1,9 – 1а
а = 0,9, або 90%.
Відповідь: 90%.
Вправа 87
Фтороводень HF масою 20 г розчинили в певній масі води. У виготовленому розчині маса йонів Н+ становить 0,01 г. Обчисліть ступінь дисоціації фторидної кислоти.
Відомо: m(HF) = 20 г, m(H+)=0,01 г
Знайти: α — ?
Розв’язання
1. Обчислюємо кількість речовини фтороводню.
M(HF)=20 г/моль
n(HF)=m(HF)/M(HF)=20 г : 20 г/моль = 1 моль
2. Обчислюємо кількість речовини йонів Н+.
M(H+)=1 г/моль
n(H+)=m(H+)/M(H+)=0,01 г : 1 г/моль = 0,01 моль
За рівнянням дисоціації: НF = H+ + F– пара йонів (Н+ і F–) утворилася з однієї молекули кислоти HF, тому
n(F–)=n(H+) = 0,01 моль, а n(дис.)=n(F–)+n(H+)=0,01 моль + 0,01 моль = 0,02 моль.
α=n(дис.)/n(заг.)=0,02/1=0,02, або 2%
Відповідь: 2%.
Вправа 88
Обчисліть ступінь дисоціації кислоти HА, якщо кожна четверта її молекула розпадається на йони.
Відомо: N(заг.) = 4, N(дис.)=1
Знайти: α — ?
Розв’язання
α=N(дис.)/N(заг.)=1/4=0,25, або 25%
Відповідь: 25%.
Вправа 88
Ступінь дисоціації кислоти HCN у розчині становить 0,2 %. Обчисліть кількість молекул кислоти, які перебувають у розчині разом з однією парою йонів.
Відомо: а=0,2%=0,002
Знайти: N(заг.)–?
Розв’язання
За рівнянням дисоціації: НCN = H+ + CN– пара йонів (Н+ і CN–) утворилася з однієї молекули кислоти HCN, тому N(дис.)=1.
Обчислюємо кількість молекул.
N(заг.) = N(дис.)/а = 1/0,002 = 500 молекул
Відповідь: 500 молекул.
Вправа 89
Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.
Дисоціація — dissociation, дисоціація кислоти — acid dissociation, ступінь дисоціації — degree of dissociation.
Вправа 90
Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.
| Навчальні досягнення (що я знаю та вмію) | Самооцінка |
| Знаю чому молекули кислот дисоціюють у водному розчині на йони. | ... |
| Вмію складати рівняння дисоціації кислоти. | ... |
| Знаю сутність кількісної характеристики сили кислот — ступінь дисоціації. | ... |
| Вмію розв'язувати задачі з використанням ступеня дисоціації. | ... |