Задачи к разделу растворы электролитов

...

Задачи к разделу растворы электролитов:
Задача 1. Напишите уравнения реакций в молекулярной, ионной и сокращенной ионной формах между серной кислотой и гидроксидом калия.

Показать решение »

Решение.

H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O

2H+ + SO42- + 2K+ + 2OH— = 2K+ + SO42- + 2H2O

2H+ + 2OH— = 2H2O

Задача 2. Напишите все возможные уравнения реакций в молекулярной, ионной и сокращенной ионной формах между следующим кислотами и основаниями: NaOH, Mg(OH)2, Н2SO3, H3PO4

Показать решение »

Решение.

NaOH + H2SO3 = NaHSO3 + H2O гидросульфит натрия

Na+ + OH— = Na+ + HSO3— + H2O

H2SO3 + OH— = HSO3— + H2O

 

2NaOH + H2SO3 = Na2SO3 + 2H2O  сульфит натрия

2Na+ + 2OH— + H2SO3 = 2Na+ + SO32- + 2H2O

2OH— + H2SO3 = 2H2O + SO32-

NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O дигидрофосфат натрия

Na+ + OH— + H+ + H2PO4— = Na+  + H2PO4— + H2O

OH— + H+ = H2O

2NaOH + H3PO4 =  Na2HPO4 + 2H2O   гидрофосфат натрия

2Na+ + 2OH— + 2H+ + HPO42- = 2Na+ + HPO42- + 2H2O

2OH— + 2H+ = 2H2O

3NaOH + H3PO4 =  Na3PO4 + 3H2O   фосфат натрия

3Na+ + 3OH— + 3H+ + PO43- = 3Na+ + PO43- + 3H2O

3OH— + 3H+ = 3H2O

Mg(OH)2 ¯ + 2H2SO3 = Mg(HSO3)2 + 2H2O   гидросульфит магния

Mg (OH)2 + 2H2SO3 = Mg2+ + 2HSO3— + 2H2O  (H2SO3 не диссоциирует, так как является слабой кислотой)

Mg(OH)2¯ + H2SO3 = MgSO3¯ + 2H2O   сульфит магния

Mg(OH)2¯ + 2H3PO4 = Mg(H2PO4)2 + 2H2O  дигидрофосфат магния

Mg (OH)2 + 2H+ + 2H2PO4— = Mg2+ + 2H2PO4— + 2H2O

Mg (OH)2 + 2H+ = Mg2+ + 2H2O

Mg(OH)2¯ + H3PO4 = MgHPO4 + 2H2O  гидрофосфат магния

Mg (OH)2 + 2H+ + HPO42- = Mg2+ + HPO42- + 2H2O

Mg (OH)2 + 2H+ = Mg2+ + 2H2O

3Mg(OH)2¯ + 2H3PO4 = Mg3(PO4)2¯ + 6H2O  фосфат магния

3Mg(OH)2¯ + 6H+ + 2PO43- = Mg3(PO4)2¯ + 6H2O

Задача 3. Составьте по три молекулярных уравнений реакций, которые выражаются ионно – молекулярными уравнениями:

а) Mg2+ + CO32- =  MgCO3

б) H+ + OH— = H2O

Показать решение »

Решение.

а) Mg2+ + CO32- =  MgCO3

  1. MgCl2 + Na2CO3 = MgCO3 + 2NaCl
  2. MgSO4 + K2CO3 = MgCO3 + K2SO4
  3. Mg(NO3)2 + (NH4)2CO3 = MgCO3 + 2NH4NO3

б) H+ + OH— = H2O

  1. HCl + NaOH = NaCl + H2O
  2. HNO3 + NH4OH = NH4NO3 + H2O
  3. CH3COOH + KOH = CH3COOK + H2O

Задача 4. Вычислить концентрацию ионов ОН— и NH4+  в 0,5 М растворе NH4OH, если константа диссоциации К = 1,8×10-5.

Показать решение »

Решение.

Концентрация каждого иона равна произведению степени диссоциации α на общую концентрацию электролита С, т.е.

[OH—] = [NH4+] = α·C

α = (K/C)1/2,

таким образом

[OH—] = [NH4+] = (K·C)1/2 = (1,8×10-5·0,5)1/2 = 0,003 M

Задача 5. Сколько граммов ионов Ва2+ содержится в 200 мл насыщенного раствора карбоната бария, если ПРВаСО3 = 8×10-9.

Показать решение »

Решение.

BaCO3 ↔ Ba2+ + CO32-

осадок               раствор

Выразим ПР (BaCO3) через растворимость S. По уравнению в насыщенном растворе содержится S моль/л ионов Ва2+ и S моль/л ионов СО32-. Отсюда

ПР (ВаСО3) = [Ва2+]×[СО32-] = S×S = S2

Так как [Ва2+] = S, Mr (Ba) = 137 г/моль, то в 0,2 л содержится

m = 8,94×10-5×137×0,2 = 0,0024 ионов Ва2+

Задача 6. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между:

 а) хлоридом кобальта и сульфидом калия;

 б)гидросиликатом калия и гидроксидом калия.

 Чему равна концентрация каждого иона в насыщенном растворе сульфида серебра?

Показать решение »

Решение.

а) CoCl2 + K2S = CoS↓ + 2KCl

Co2+ + 2Cl— + 2K+ + S2- = CoS↓ + 2K+ + 2Cl—

Co2+ + S2- = CoS↓

б) KHSiO3 + KOH = K2SiO3 + H2O

K+ + HSiO3— + K+ + OH— = 2K+ + SiO32- + H2O

HSiO3— + OH— = SiO32- + H2O

Чему равна концентрация каждого иона в насыщенном растворе сульфида серебра?

Ag2S ↔ 2Ag+ + S2-

Для нахождения концентрации каждого иона воспользуемся выражением для произведения растворимости сульфида серебра.

ПР = [Ag+]2·[S2-]

Обозначим [Ag+] = 2х, [S2-] = х, тогда

ПР = (2х)2·х = 4x3

Подставляя в уравнение значение ПР (табличные данные), найдем х:

1,56·10-10 = 4х3

х = 3,4·10-4

таким образом,

[Ag+] = 2·3,4·10-4 = 6,8·10-4 [S2-] = 3,4·10-4

Задача 7. Какое из веществ: гидрокарбонат калия, сульфат кадмия, гидроксид бария будет взаимодействовать с серной кислотой? Выразите эти реакции молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями.

В растворе хлорноватистой кислоты концентрации 0,1 М степень диссоциации равна 0,025 %. При какой концентрации раствора степень диссоциации увеличится в три раза?

Показать решение »

Решение.

Взаимодействие веществ возможно, если в результате реакции образуется неэлектролит, нерастворимое или газообразное соединение.

Из трех предложенных веществ с серной кислотой будет взаимодействовать только гидроксид бария. Протекает реакция нейтрализации с образованием осадка и воды.

Ba(OH)2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2H2O

Ba2+ + 2OH— + 2H+ + SO42- = BaSO4↓ + 2H2O

В растворе хлорноватистой кислоты концентрации 0,1 М степень диссоциации равна 0,025 %. При какой концентрации раствора степень диссоциации увеличится в три раза?

Найдем значение константы диссоциации при С = 0,1 М

K = α2C1/(1-α)

K = 0,0002520,1/(1-0,00025) = 6,25·10-9

Найдем концентрацию раствора при которой степень диссоциации увеличится в три раза

α = 0,00025·3 = 0,00075

K = α2C2/(1-α)

С2 = (1-α)·K/ α2

С2 = (1-0,00075)· 6,25·10-9/ 0,000752 = 0,011 М

Задача 8.Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями:

 а) 3Cа2+ + 2РО43- = Cа3(РО4)2↓;

б) NH4+ + OH— = NH4OH.

Чему равна растворимость cульфида кадмия в моль/л и г/моль?

Показать решение »

Решение.

а) 3Ca2+ + 2PO43- = Ca3(PO4)2↓

3Ca2+ + 6Cl— + 6K+ + 2PO43- = Ca3(PO4)2↓+ 6Cl— + 6K+

3CaCl2 + 2K3PO4 = Ca3(PO4)2↓ + 6KCl

б) NH4+ + OH— = NH4OH

NH4+ + Cl— + K+ + OH— =  NH4OH + Cl— + K+

NH4Cl + KOH =  NH4OH + KCl

Чему равна растворимость cульфида кадмия в моль/л и г/моль?

CdS ↔ Cd2+ + S2-

Используя табличные данные, найдем произведение растворимости CdS:

ПР(CdS) = 1,6·10-28

Обозначим [Cd2+] = [S2-] = х, тогда

ПР(CdS) = [Cd2+] · [S2-] = х·х = х2

Произведение растворимости и растворимость связаны соотношением:

ПР = S2, откуда S = ПР1/2

S = х = [Cd2+] = [S2-] = (1,6·10-28)1/2 = 1,26·10-14 моль/л

Молярная масса М(CdS) = 112,4+32 =144,4 г/моль

S·М = 1,26·10-14·144,4 = 1,82·10-12 г/л

Задача 9. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между:

а) сульфат железа и нитрат стронция;

б) нитрит натрия и соляная кислота.

Вычислите концентрации всех ионов  в 2%-ных растворах сульфата калия и нитрата свинца, если степень диссоциации равна 70%.

Показать решение »

Решение.

а) FeSO4 + Sr(NO3)2 = Fe(NO3)2 + SrSO4↓

Fe2+ + SO42- + Sr2+ + 2NO3— = Fe2+ + 2NO3— + SrSO4↓

SO42- + Sr2+ = SrSO4↓

б) NaNO2 + HCl = NaCl + HNO2

Na+ + NO2— + H+ + Cl— = Na+ + Cl— + HNO2

NO2— + H+ = HNO2

Вычислите концентрации всех ионов  в 2%-ных растворах сульфата калия и нитрата свинца, если степень диссоциации равна 70%.

K2SO4 ↔ 2K+ + SO42-

Pb(NO3)2 ↔ Pb2+ + 2NO3—

Примем, что ρ(растворов)  = 1 г/мл, V(растворов) = 1000 мл, тогда

m = V·ρ = 1000·1 = 1000 г.

Определим, сколько грамм растворенного вещества содержится в 1000 г раствора

2 г вещества содержится в 100 г раствора

х                          —                    в 1000 г

х = 20 г.

Найдем молярную концентрацию каждого раствора:

См = n/V = m/(M·V)

K2SO4:М = 39·2 + 32 + 16·4 = 174 г/моль
См = 20/174·1 = 0, 11 М
Pb(NO3)2М = 207 + (14+16·3)·2 = 331 г/моль
См = 20/331·1 = 0, 06 М

Далее определим концентрации всех ионов:

[ион] = n· См·α

[K+] = 2·0,11·0,7 = 0,154 М [SO42-] = 0,11·0,7 = 0,077 М [Pb2+] = 0,06·0,7 = 0,042 М [NO3—] = 2·0,06·0,7 = 0,084 М