Виды концентраций. Закон эквивалентов 4 страница

Подставим численные значения концентраций ионов:     

ПК = 1,5 ×10^-3 ×(3 ×10^-3)² = 13,5 ×10^-9 = 1,35 ×10^-8 ~ 1,4 ×10^-8.

Сравним ПК с ПР = 1,4 ×10^-8. ПК ~ ПР, следовательно, раствор насыщенный.       Правильный ответ: 1.

 

9. Запишем условие задачи.

Дано:             ПР -?

Решение: Запишем уравнение гетерогенного равновесия для осадка фосфата свинца: Запишем выражение ПР и возьмем его значение по данным таблицы произведения растворимости:

.

Запишем выражение ПК:             .

Подставим численные значения концентраций ионов: .

ПК < ПР – раствор ненасыщенный, осадка нет. Правильный ответ: 4.

10. Запишем условие задачи. Дополнительно определим, будет ли выпадать осадок. Для этого из справочных таблиц выпишем значение ПР.

Дано:             ПК -?

Решение: Сначала запишем уравнение реакции ионного обмена: Для возможного осадка сульфата кальция запишем уравнение гетеро- генного равновесия:

Запишем выражение ПР: .

Запишем выражение ПК: .

Чтобы найти произведение концентраций ионов надо рассчитать концентрации ионов в растворе, полученном при смешивании двух исходных растворов.

Запишем уравнение диссоциации :        

Исходная концентрация раствора  была 0,001 моль/л, при диссоциации 1 моль образуется 1 моль ионов . В первый момент после сливания растворов молярные концентрации взятых реагентов понизятся вдвое (при смешивании равных объемов исходных растворов их общий объем стал в 2 раза больше, чем исходный объем каждого реагента). Следовательно, концентрация ионов станет в 2 раза меньше, чем исходная концентрация соли :

.

Запишем уравнение диссоциации :

.

При диссоциации 1 моль  образуется 1 моль ионов . Поскольку при смешивании исходных растворов общий объем раствора увеличивается в 2 раза, то концентрация ионов  в 2 раза уменьшится.

.

Подставим найденные численные значения концентраций в выражение ПК:

.

Сравним ПК и ПР: .

Следовательно, раствор ненасыщенный, осадка не будет.

Правильный ответ: 1.

 

11. Запишем условие задачи. Дополнительно определим, будет ли выпадать осадок. Для этого из справочных таблиц возьмем значение ПР.

 

Дано:            ПК -?

Решение: Сначала запишем уравнение реакции ионного обмена: . Для возможного осадка хлорида серебра запишем уравнение гетерогенного равновесия:

Запишем выражение ПР:             .

Запишем выражение ПК:             .

Чтобы найти произведение концентраций ионов надо рассчитать концентрации ионов в растворе, полученном при смешивании двух исходных растворов. Общий объем раствора стал 15 мл.

Запишем уравнение диссоциации           

.

Из 1 моль образуется 1 моль ионов . Молярная концентрация в первый момент после смешивания понизится, и концентрация ионов станет равна:

Запишем уравнение диссоциации КСl: .

Из 1 моль КСl образуется 1 моль ионов . Молярная концентрация КСl в первый момент после смешивания понизится, и концентрация ионов  станет равна:

Подставим найденные численные значения концентраций ионов в выражение ПК:

.

Сравним ПК и ПР:            .

Следовательно, раствор пересыщенный, будет выпадать осадок. Правильный ответ: 3.

 

12. Запишем условие задачи.

 

Дано:         -?

Решение: Запишем уравнение гетерогенного равновесия для хромата серебра :

Запишем выражение ПР:             .

Выразим концентрацию хромат-ионов через концентрацию ионов серебра . По уравнению гетерогенного равновесия при ионизации ионов получается в 2 раза меньше, чем ионов , т.о. . Подставим найденную концентрацию хромат-ионов в произведение растворимости:

Правильный ответ: 2.

 

13. Запишем условие задачи. Не забудьте, что концентрация ионов в насыщенном растворе – это равновесная концентрация, обозначаемая квадратными скобками:

 

Дано:             ПР -?

Решение: Запишем уравнение гетерогенного равновесия:

Запишем выражение ПР:            

Выразим концентрацию сульфид-ионов через концентрацию ионов железа . По уравнению гетерогенного равновесия при ионизации FeS ионов и ионов получается одинаковое количество, т.о.

Выражая в произведении растворимости через ,получаем:

Правильный ответ: 4.

14. Рассчитаем концентрацию ионов для каждого из веществ, приведенных в задаче. ПР возьмем из приложения (таблица 5).

 

1) Дано:       -?

Решение: Запишем уравнение гетерогенного равновесия:

Запишем выражение ПР:            

Выразим через . По уравнению гетерогенного равновесия при ионизации  ионов получается в 2 раза меньше, чем инов , т.о.:

Подставим найденную в ПР:

2) Дано:         -?

Решение: Запишем уравнение гетерогенного равновесия:

Запишем выражение ПР:

Выразим концентрацию оксалат-ионов через . По уравнению гетерогенного равновесия при ионизации ионов и ионов получается одинаковое количество, т.о.

Выражая в произведении растворимости через ,получаем:

3) Дано:            -?

Решение: Решение этой задачи аналогично решению задачи № 2.

4) Дано:              -?

Решение: Решение этой задачи аналогично решению задачи № 2 и № 3.

Сравним концентрацию ионов в моль-ион/л:

1)  2) 3) 4)

Больше всего концентрация ионов кальция в задаче № 4.

Правильный ответ: 4.

 

15. Запишем уравнение гетерогенного равновесия:

Запишем выражение ПР: .

Обозначим молярную концентрацию в насыщенном растворе через S (моль/л). В растворе сульфид кадмия полностью диссоциирован на ионы. Поэтому молярные концентрации каждого иона – и и равны молярной концентрации содержащегося в растворе сульфида кадмия и также могут быть обозначены через S:

Подставим S в выражение :

Можно посчитать значение растворимости, взяв ПР(CdS) из справочника.

Правильный ответ: 2.

16. Все эти соли состоят из двух ионов. Поэтому растворимость каждой из них может быть найдена по формуле:  , т.е. растворимость будет тем меньше, чем меньше величина ПР. Выпишем данные из таблицы произведений растворимости:

Сравним значения ПР: 

Т.к. имеет наименьшее значение, значит  менее растворимо. Правильный ответ: 4.

17. Запишем условие задачи.

Дано:            -?

Решение: Запишем уравнение гетерогенного равновесия:

Запишем выражение ПР:            

Обозначим молярную концентрацию в насыщенном растворе через S (моль/л). В растворе сульфид серебра полностью диссоциирован на ионы. Но ионов  образуется в 2 раза больше, чем ионов . Поэтому молярная концентрация равна молярной концентрации содержащегося в растворе сульфида серебра и может быть обозначена через S: , а молярная концентрация ионов серебра в 2 раза больше молярной концентрации  и может быть обозначена как 2S:

Подставим полученные выражения в уравнение ПР:

Правильный ответ: 3.

 

18. Запишем уравнение гетерогенного равновесия:

Запишем выражение ПР:

Обозначим молярную концентрацию в насыщенном растворе через S (моль/л). В растворе гидроксид хрома (Ш) полностью диссоциирован на ионы. Но ионов  образуется в 3 раза больше, чем ионов . Поэтому молярная концентрация равна молярной концентрации содержащегося в растворе гидроксида хрома (Ш) и может быть обозначена через S: , а молярная концентрация ионов  в 3 раза больше молярной концентрации  и может быть обозначена как 3S:

Подставим полученные выражения в уравнение ПР:

Правильный ответ: 1.

 

19. Все соли кальция приведенных в задании кислот растворимы. поэтому причиной смещения гетерогенного равновесия вправо не может быть образование менее растворимого вещества. Причина в образовании более слабого электролита – фосфорной кислоты  Выпишем из приложения (таблица 3) константы ионизации:

  

 - сильная кислота, у нее нет константы ионизации. Из всех приведенных кислот только  сильнее  следовательно, именно в ней будет растворяться осадок

 

Схема поведения осадка:

 

 

Уравнение реакции:         .

Ионы насыщенного раствора связываются с образованием слабого электролита – фосфорной кислоты. Гетерогенное равновесие смещается вправо. Осадок  растворяется в азотной кислоте. Правильный ответ: 3.

20.Возможная причина растворения в образовании менее растворимого осадка, ПР которого меньше.  не растворится в NaJ и , т.к. в данных случаях не возникают условия для связывания ионов насыщенного раствора. Образование осадков возможно при добавлении NaCl и . Выпишем ПР возможных осадков из приложения таблица 5.  Карбонат свинца менее растворимое соединение.

Схема поведения осадка:

 

 

Уравнение реакции:         .

Ионы насыщенного раствора связываются с образованием осадка, ПР которого меньше. Гетерогенное равновесие смещается вправо. Осадок  переходит в осадок

Правильный ответ: 2.

 

21.При добавлении  произойдет образование осадков, ПР которых меньше.

Гетерогенное равновесие не сместится только при добавлении , т.к. в данном случае не образуется малорастворимого соединения. Правильный ответ: 2.

 

22. Осадок не будет растворяться в NaOH, т.к. это основание, а не амфотерный гидроксид. В данный осадок также не будет растворяться, т.к. продуктами реакции с добавленным к осадку раствору соли будут сильные электролиты, и связывание ионов насыщенного раствора не произойдет.

В случае добавления раствора  возможно образование осадка. Сравним значения ПР:

 более растворимое вещество. Связывание ионов насыщенного раствора не произойдет. А вот в НС1 гидроксид никеля растворится.

Схема поведения осадка:

 

 

Уравнение реакции:

Ионы насыщенного раствора связываются с образованием слабого электролита – воды. Гетерогенное равновесие смещается вправо. Осадок растворяется в соляной кислоте.

  Правильный ответ 3.

23. Охарактеризуем константами диссоциативного типа все вещества, участвующие в равновесии: иодид серебра и уксусную кислоту:

AgI(тв) ↔ Ag⁺ + I^– (насыщ р-р);

ПР_(AgI) = 1,5·10^-16

CH₃COOH ↔ H⁺ + CH₃COO^–;

K_(CH3COOH) = [H⁺] ∙[CH₃COO^-]/[ CH₃COOH]=1,74·10^–5

Запишем уравнения реакций взаимодействия иодида серебра с уксусной кислотой.

AgI (тв) + CH₃COOH ⇄ CH₃COOAg + HI

AgI (тв) + CH₃COOH ⇄ Ag⁺ +CH₃COO^– + H⁺ + I^-

Запишем общую константу совмещенного равновесия для реакции исходя из определения.

К_равн= ПР_(AgI)∙.К_(CH3COOH) = 1,5·10^-16∙1,74 ∙ 10^-5=2,61 ∙ 10^-21

K_равн < 1 и K _равн < 1·10^–5 иодид серебра в уксусной кислоте не растворяется, равновесие невозможно протекает только обратная реакция. Правильный ответ 2.

ОТВЕТЫ К ТЕСТОВЫМ ЗАДАНИЯМ ПО ТЕМЕ VIII. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. АДСОРБЦИЯ

 

1. Чем полярнее жидкость, тем больше у нее поверхностное натяжение. Из рассмотренных жидкостей наибольшую полярность имеет вода, т.к. спирты содержат гидрофобную часть: . По мере увеличения длины углеводородного радикала полярность жидкости уменьшается, и поверхностное натяжение увеличивается.

Среди указанных ответов есть раствор КСl, имеется в виду водный раствор хлорида калия. КСl по своей способности изменять поверхностное натяжение относится к ПИАВ (поверхностно-инактивным веществам) и увеличивает σ воды. Т.о. вещества располагаются в ряд:

наибольшее значение σ имеет раствор КС1.

Правильный ответ: 3  

           

2. Факторы, от которых зависит σ:

· температура;

· природа жидкости;

· наличие примесей;

· природа граничащих фаз.

Факторы, от которых не зависит σ:

· масса жидкости;

· объем жидкости;

· площадь поверхности жидкости;

· количество вещества жидкости.

Если взять одну и ту же жидкость различного объема (1 мл, 1 л, 1 м³ и т.д.) ее σ при этом не изменится. Правильный ответ: 2

3. ПАВ – поверхностно-активные вещества – уменьшают поверхностное натяжение той жидкости, к которой добавлены. Эти вещества обычно дифильные по своей природе, т.е. их молекулы состоят из двух частей: гидрофильной и гидрофобной. например, стеарат натрия: Гидрофобная часть – углеводородный радикал – содержит неполярные или малополярные связи С–С; С–Н. Гидрофильная часть – карбоксильная группа – содержит сильно электроотрицательные атомы О, которые поляризуют связь.

ПАВ – это обычно вещества органические, хотя обратное утверждение неверно. Не все органические вещества являются ПАВ.

ПИАВ – поверхностно-инактивные вещества. Увеличивают σ той жидкости, к которой добавлены. Обычно это вещества неорганические: минеральные кислоты, щелочи, соли.

 – это неорганические соли – ПИАВ.

Среди приведенных веществ к ПАВ относится только стеарат натрия (Na-мыло) .

Правильный ответ 3.

 

4. – неорганические соли, увеличивают поверхностное натяжение мочи, по своей поверхностной активности относятся к ПИАВ. соли желчных кислот – ПАВ, органические дифильные вещества. Правильный ответ 1.

 

5. Правильный ответ: добавка ПИАВ увеличивает поверхностное натяжение воды. Следовательно,  

Правильный ответ 3

 

6. Правильный ответ: поверхностное натяжение σ – это избыточная поверхностная энергия единицы площади поверхности. Ключевое слово – энергия. Правильный ответ 1.

 

7. При увеличении длины углеводородного радикала увеличивается гидрофобная часть молекулы, поверхностное натяжение снижается, а поверхностная активность вещества увеличивается в 3-3,5 раза. Правильный ответ 1.

8. Правило Дюкло-Траубе характеризует адсорбцию ПАВ.
Рис. 1 содержит изотерму σ и ПАВ и ПИАВ (NaCl). Рис. 2 показывает изменение поверхностного натяжения веществ, не относящихся к одному гомологическому ряду. Рис. 3 – изотермы поверхностного натяжения расположены неправильно: чем длиннее углеводородный радикал, тем ниже и круче идет изотерма. Только рис. 4 соответствует правилу Дюкло-Траубе: вещества относятся к одному гомологическому ряду, и графики располагаются в нужном порядке.

Правильный ответ 4.

 

1.     1.                                     2.

 

 

3.                                                4.  

 

 

9. Величина адсорбции на поверхности жидкой фазы рассчитывается по уравнению Гиббса: , где - поверхностная активность. Правильный ответ 3.

 

10. Проанализируем знак адсорбции ПАВ по изотерме поверхностного натяжения.

Выберем две концентрации и так, чтобы . Т.к. с увеличением концентрации ПАВ σ уменьшается, то . Определим знак поверхностной активности:

, значит Г – адсорбция, найденная по уравнению Гиббса будет положительная Г > 0. Следовательно, величина адсорбции принимает только положительные значения. Это возможно на рис. 1 и 2, но рис. 2 не отражает, что при образовании мономолекулярного слоя наблюдается насыщение – предельная адсорбция, как на рис. 1, когда предельному насыщению соответствует прямая часть графика, параллельная оси Х.