Виды концентраций. Закон эквивалентов 2 страница

5. Дано: t₁=30^оС; t₂=60^оС; . Найти: γ-?

 3³=γ³   γ=3. Правильный ответ 1.

6. Дано: t₁=20^оС, γ=4, τ₁=16мин=16*60= 960с, τ₂=15с. Найти: t₂-?

 

Будем считать условную скорость величиной, обратной времени: 

и .

Температура t₂ неизвестна, запишем:

Подставим все известные величины:

;  ; t₂ = 50^oC.

Правильный ответ 1.

 

7. Т.к. в левой и правой части уравнения число моль газообразных веществ одинаково, то давление не оказывает влияния на смещения равновесия в данной реакции. Данная реакция является эндотермической ΔН > 0, поэтому понижение температуры вызовет смещение равновесия в сторону исходных веществ, т.е. влево. А вот с увеличением , согласно принципу Ле-Шателье, увеличится скорость прямой реакции, и равновесие сместится вправо. В сторону продуктов реакции.

Правильный ответ 1.

8. Изменение концентраций любого из газообразных веществ (СО или CO₂) вызовет соответствующее смещение равновесия. Изменение температуры, как увеличение, так и понижение, вызывает смещение равновесия подавляющего большинства реакций.
В данном случае на смещение равновесия не оказывает влияния изменение давление, т.к. в левой и правой частях уравнения число моль газообразных веществ одинаково. Правильный ответ 3.

9. Данная реакция является эндотермической ΔН >0, поэтому понижение температуры вызовет смещение равновесия в сторону исходных веществ, т.е. влево. С уменьшением , согласно принципу Ле-Шателье, увеличится скорость обратной реакции, и равновесие сместится влево. При уменьшении давления в газовой системе равновесие смещается в сторону большего числа моль газов, т.к. слева больше число моль газов: ЗО_2(г) а, справа меньше: 2О_3(г), то равновесие сместиться влево. Тогда как, уменьшением , согласно принципу Ле-Шателье, увеличится скорость прямой реакции, и равновесие сместится вправо. Правильный ответ 4.

10. Чтобы увеличить выход NH₃, т.е. сместить равновесие вправо, необходимо: 1) увеличить концентрацию N₂ и Н₂ и уменьшить концентрацию NH₃, выводя его из сферы реакции, т.е. повышение концентрации NН₃  и уменьшение концентрации N₂ вызовет смещение равновесия влево; 2) понизить температуру реакционной смеси, т.к. реакция образования NH₃ является экзотермической ΔН < 0, следовательно, повышение температуры вызовет смещение равновесия влево; 3) повысить давление смеси газов, т.к. в этом случае возрастает скорость прямой реакции, т.к. в ней участвует большее число моль газообразных веществ. Следовательно, повышение давления вызовет смешение равновесия в сторону выхода продукта реакции. Правильный ответ 2.

11. Данная реакция является эндотермической ΔН > 0, поэтому понижение температуры вызовет смещение равновесия в сторону исходных веществ, т.е. влево. Чтобы сместить равновесие вправо надо увеличить концентрацию исходных веществ (CO₂), или уменьшить концентрацию продуктов реакции (СО), в задании предлагается сделать с точностью до наоборот. Значит, смещение равновесия вправо вызовет уменьшение давления т.к. в ходе реакции число моль газообразных веществ увеличивается. Правильный ответ 2.

12. Запишем константу равновесия для реакции NО + С1₂ ↔ NОС1₂. Константа равновесия обратимой реакции - это отношение произведения равновесных концентраций продуктов реакции (веществ, стоящих в реакции справа) к произведению равновесных концентраций исходных веществ (веществ, стоящих в реакции слева), при этом все концентрации возведены в степень стехиометрических коэффициентов. Затем подставим численные значения равновесных концентраций (моль/л): [NO] = 0,1; [Cl₂] = 0,4; [NOCl₂] = 4. Получим значение константы равновесия:

Правильный ответ 2.

 

ОТВЕТЫ К ТЕСТОВЫМ ЗАДАНИЯМ ПО ТЕМЕ IV. РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. ИОННЫЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ. ПОВЕДЕНИЕ СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. ЗАКОН РАЗБАВЛЕНИЯ ОСТВАЛЬДА. ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ

1. Муравьиная и сероводородная кислоты относятся к слабым кислотам; гидрат аммиака – к слабым основаниям. Эти вещества обратимо ионизируют в водных растворах. Процесс их ионизации характеризуется константами ионизации, значение которых прведено в справочниках. Процесс распада средней соли – карбоната калия – необратимый и это вещество относится к сильным электролитам. Правильный ответ 2.

2.Перечисленные в задании соли: ацетат натрия; сульфат натрия; сульфат калия – сильные электролиты. Уксусная кислота - слабый электролит (см. таблицу «сильные и слабые электролиты»). Правильный ответ 3.

3.Степень диссоциации не зависит от: массы раствора и объема раствора; объема или массы колбы. Степень диссоциации зависит от: температуры; природы растворителя; природы растворенного вещества; наличия одноименных ионов; концентрации раствора электролита (концентрации ионов). Правильный ответ 4.

4.Закон разбавления Оствальда связывает константу ионизации и степень диссоциации:

Чем сильнее разбавляют слабый электролит, тем больше его степень диссоциации. Правильный ответ 1.

 

5.Константа ионизации – это отношение произведения равновесных концентраций ионов в растворе к равновесной концентрации молекул электролита в растворе. Для уравнения ионизации слабого электролита НА:  константа ионизации записывается как:

      

Константа ионизации не зависит от: массы раствора; объема раствора; концентрации раствора. Константа ионизации зависит от: природы растворителя; природы растворенного вещества; температуры.  

Правильный ответ 4.

6. Добавим к раствору муравьиной кислоты (слабый электролит) некоторую массу формиата натрия (сильный электролит).

НСООН       

В результате увеличилась концентрация формиат-ионов (одноименных ионов), равновесие ионизации муравьиной кислоты сместилось влево, уменьшилась концентрация ионов водорода и, соответственно, уменьшилась степень диссоциации. Константа ионизации муравьиной

кислоты   не изменилась, т.к. она не зависит от концентрации. Посмотрим, как изменилась концентрация гидроксид-ионов. При 22-25^оС произведение концентраций ионов  и  есть величина постоянная – ионное произведение воды:

Т.е., если уменьшается концентрация ионов , концентрация ионов  должна увеличиться и наоборот. Поэтому при добавлении одноименных ионов к раствору кислоты уменьшается концентрация ионов водорода и уменьшается степень диссоциации кислоты. Кислотность раствора понизится, рН увеличится.

Правильный ответ 4.

 

7. Добавим к раствору аммиака  (слабый электролит) некоторую массу нитрата аммония (сильный электролит):

       

В результате увеличилась концентрация ионов аммония (одноименных ионов), равновесие ионизации гидрата аммиака сместилось влево, уменьшилась концентрация ионов  и, соответственно, уменьшилась степень диссоциации. Константа ионизации гидрата аммиака не изменилась, т.к. она не зависит от концентрации:

         

Правильный ответ 1.

 

8. Запишем условие задачи

Дано          -?

Решение Запишем уравнение ионизации: Запишем выражение константы ионизации:

 - равновесная концентрация неионизированных молекул кислоты, которая может быть найдена как:

       .  

Т.к. степень ионизации слабого электролита мала , то и концентрация кислоты, израсходованной на ионизацию . Т.е. можно принять, что исходная концентрация кислоты приблизительно равна равновесной концентрации кислоты: . По уравнению ионизации кислоты видно, что концентрация ионов водорода равна концентрации анионов:

       .

Преобразуем К_а и выразим концентрацию ионов :

Правильный ответ 2.

 

9.Чем меньше значение рН, тем более кислой является среда, тем выше в ней содержание ионов . В задании приведено значение рОН. Вспомним, что рН + рОН = 14 при 22-25^оС и выразим отсюда рН = 14 – рОН = 14 – 2 = 12. Поэтому наиболее кислой является среда при рН = 3.

Правильный ответ  1.

10.Чем больше значение рН, тем более щелочной является среда, тем выше в ней содержание ионов  В задании приведена концентрация ионов  или ионов , а также значение рОН. Приведем все эти величины к водородному показателю: . Можно вычислить рОН. Гидроксильный показатель рОН – это отрицательный десятичный логарифм концентрации гидроксид-ионов:

.

Вычислим рН:      рН + рОН = 14; рН = 14 – рОН = 14 – 3 = 11.

рОН = 2. Можно вычислить водородный показатель:      

рН = 14 – рОН = 14 – 2 = 12. . Можно вычислить рН. Водородный показатель (рН) – это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода:  Итак, приведем полученные значения рН: 1. рН = 7; 2. рН = 11; 3. рН = 12; 4. рН = 7. Наиболее щелочной является среда при рН = 12.

Правильный ответ 3.

 

11.Для организма, т.е. при 37^оС, рН +рОН=13,61, следовательно,

 рН = 6,805 – среда нейтральная; рН < 6,805 – кислая среда; рН > 6,805 – щелочная среда. рН = 6,9 немного больше, чем 6,805, значит среда слабо щелочная.

Правильный ответ 4.

 

12. Запишем условие задачи

Дано α = 1,3 %     -?

Решение Запишем уравнение ионизации гидрата аммиака: Концентрация ионов и молекул любого электролита связаны через степень диссоциации α.

α – это отношение числа продиссоциировавших молекул (это концентрация ионов в данном случае) к общему числу молекул электролита в растворе (в данном случае это концентрация основания).

Получаем: . Степень ионизации в данную формулу подставляют в долях единицы. Переведем α (%) в α (в долях):

Правильный ответ 2.

 

13.Запишем условие задачи

Дано Ск-ты = 0,01 моль/л α = 1,5 %     -?

Решение Запишем уравнение ионизации уксусной кислоты: Концентрации ионов и молекул любого электролита связаны через

степень ионизации α.

α – это отношение числа продиссоциировавших молекул (в данном случае это концентрация ионов ) к общему числу молекул электролита в растворе (в данном случае это концентрация кислоты). Получаем:

степень ионизации в данную формулу подставляют в долях единицы. Переведем α (%) в α (в долях):

Правильный ответ 1.

 

14.Для большей наглядности превратим это задание в задачу. Зададим концентрации и степень ионизации α для слабой кислоты. Пусть Ск-ты = 0,1 моль/л, .

Запишем условие задачи:

Дано      рН -? рОН -?

Решение Посчитаем рН и рОН для муравьиной кислоты (слабый электролит). Уравнение ионизации: . Концентрации ионов и молекул кислоты связаны через α – степень ионизации.

Найдем водородный показатель – это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов :

Логарифм произведения равен сумме логарифмов:

lg 4,2 находим по таблице логарифмов, это 0,61. Вспомним, что при 22-25^оС рН + рОН = 14; рОН = 14 – 2,39 = 11,61. проведем аналогичные вычисления для азотной кислоты. Это сильный электролит α = 1. Запишем уравнение диссоциации: .

Получилось: рН(НСООН) = 2,39 рОН(НСООН) = 11,61

                   рН() = 1     рОН = 13

в общем случае получается, что: рН (слабой кислоты) > рН (сильной кислоты), т.к. концентрация ионов  в растворе слабой кислоты меньше, чем в растворе сильной кислоты: рН(НСООН) > рН().

  Правильный ответ 2.

 

15.Для большей наглядности превратим это задание в задачу. Зададим концентрации и степень ионизации α для слабого основания. Пусть Сосн.= 0,1 моль/л, .

Запишем условие задачи:

Дано: рН -?   рОН -?

Решение: Посчитаем рН и рОН для гидрата аммиака (слабый электролит). Уравнение ионизации: Концентрации ионов и молекул основания связаны

через α – степень ионизации:

Найдем гидроксильный показатель – это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов :

Логарифм произведения равен сумме логарифмов:

lg 1,3 находим по таблице логарифмов, это 0,11. Из соотношения рН + рОН = 14 при 22-25^оС находим: рН = 14 – рОН = 14 – 2,89 = 11,11.

проведем аналогичные вычисления для гидроксида калия. Это сильный электролит α = 1. Запишем уравнение диссоциации:

рН = 14 – рОН = 14 – 1 = 13

получилось:

слабый электролит:

сильный электролит:

в общем случае получается:

рН (слабого основания) < рН (сильного основания)

рОН (сильного основания) < рОН (слабого основания).

это связано с тем, что в растворе слабого основания концентрация ионов   меньше, а концентрация ионов  больше.

Правильный ответ 1.

16.Когда речь идет о биологических жидкостях – моче, слюне, желудочном соке или крови, то справедливо соотношение:

рН + рОН = 13,61 при 37^оС

или   поэтому соотношение  в данном случае неверно, а также выведенные из него ответы рОН = 6,7 (рОН = 14 - 7,3) и . посчитаем рОН при 37^оС:

рОН = 13,6 – 7,3 = 6,3;    

Правильный ответ 4.

17.Запишем условие задачи

Дано рН -? рОН -?

Решение Гидроксид натрия – сильный электролит, в растворе он необратимо диссоциирует . Найдем концентрацию основания:

Т.к. электролит сильный, то α = 1

рН = 14 – рОН = 14 – 1 = 13.

п равильный ответ  1.

 

18. Запишем условие задачи

Дано рН -? рОН -?

Решение Соляная кислота – сильный электролит, в растворе он необратимо диссоциирует . Найдем концентрацию кислоты:

Т.к. электролит сильный, то α = 1

рОН = 14 – рН = 14 – 2 = 12.

п равильный ответ  3.

           

19. Запишем условие задачи

Дано -?

Решение Гидроксид калия – сильный электролит, в растворе он необратимо диссоциирует . Массу КОН можно вычислить, зная молярную концентрацию основания. Ее можно найти через концентрацию гидроксид-ионов.

Сначала найдем рОН:      рОН = 14 – рН = 14 – 12 = 2

Концентрации ионов и основания связаны через степень диссоциации:

Т.к. электролит сильный, то α = 1, значит:

.

Вспомним формулу для молярной концентрации – это отношение числа моль растворенного вещества к объему раствора в литрах.

Правильный ответ 2.

20.Для большей наглядности превратим это задание в задачу. Пусть концентрация раствора НС1 была 0,01 моль/л. как изменится рН при 1000 кратном разбавлении?

Дано ΔрН -?

Решение НС1 – сильная кислота. Запишем уравнение диссоциации .

При разбавлении в 1000 раз С к-ты уменьшается в 1000 раз, значит

рН увеличится на 3 единицы.

Правильный ответ 3.

21.Зададим условия. Пусть концентрация раствора была 0,01 моль/л. как изменится рН при 100 кратном разбавлении?

Дано ΔрН -?

Решение – слабая кислота. Запишем уравнение ионизации . Для слабой кислоты справедливо выражение: рН = ½ (рК + рСк-ты)

При разбавлении в 100 раз Ск-ты уменьшается в 100 раз, значит

ΔрН = 4,38 – 3,38 = 1.      Или в общем виде:

Правильный ответ 1.

 

22. Для раствора слабого основания справедливо соотношение: рОН = ½ (рК + рСосн.).  

гидроксильный показатель до разбавления:

Гидроксильный показатель после разбавления:          

Раствор разбавили в 10 раз, значит концентрация Сосн. в 10 раз уменьшилась, т.е.

Гидроксильный показатель рОН увеличился на 0,5 единицы.

Правильный ответ 3.

 

23.Для сильного основания справедливо выражение:

рОН = рСосн.;                  .

При 100 кратном разбавлении концентрация основания в 100 раз уменьшится, значит:

рОН увеличится на 2 единицы.

Правильный ответ 4.

24.Запишем уравнение диссоциации солей, содержащихся в растворе, и определим концентрацию ионов:

.

При диссоциации 1 моль хлорида натрия образуется 1 моль ионов и 1 моль ионов

С_NaCl=0,1 моль/л, значит С_Na+=0,1 моль-ион/л, С_Cl-=0,1 моль-ион/л

При диссоциации 1 моль  образуется 1 моль ионов  и 2 моль ионов .

С_BaCl2=0,1 моль/л, значит С_Ba2+=0,1 моль-ион/л, С_Cl- = 2·0,1 =
= 0,2 моль-ион/л

Общая концентрация хлорид-ионов составляет:

.

Ионная сила раствора может быть найдена по формуле:

Правильный ответ 2.

25.Для растворов NaBr и KI ионная сила будет равна их молярной концентрации, и будет иметь наименьшее значение. Например, для раствора NaBr:

Посчитаем ионную силу раствора

Посчитаем ионную силу раствора

Ионная сила выше у раствора

Правильный ответ 3.

 

26.В разбавленных растворах электролитов с одинаковой ионной силой коэффициенты активности ионов с одинаковыми по модулю зарядами одинаковы. В данном случае ионная сила растворов одинакова, значит либо , либо .

Правильный ответ 2.

ОТВЕТЫ К ТЕСТОВЫМ ЗАДАНИЯМ ПО ТЕМЕ V. БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

 

1.2; 2.3; 3.4; 4.1; 5.2; 6.2; 7.1; 8.1; 9.1;10.2.

 

11. Гидрокарбонатная буферная система относится к буферным системам I типа, состоящих из слабой кислоты () и соли этой кислоты и сильного основания (). Расчет рН буферных систем I типа ведется по формуле:

.

Подставляем данные задачи в формулу:

.

рН = 5,8.

Правильный ответ 2.

 

12. Фосфатная буферная система, относящаяся к буферным системам I типа, состоит из двух солей: дигидрофосфата натрия (), который выполняет роль кислоты, и гидрофосфата натрия (), который выполняет роль протолитического основания и является «солью» буферной системы. подставляем данные задачи в формулу для расчета рН буферных систем
I типа: .