Физическая и коллоидная химия

Скачать 0.95 Mb.

страница	5/7
Дата	09.01.2013
Размер	0.95 Mb.
Тип	Документы

1 2 3 4 5 6 7

Тема 6. Растворы электролитов
Основные вопросы по теме

Слабые электролиты.
Степень диссоциации.
Константа диссоциации.
Закон разведения.
Сильные электролиты.
Ионная сила раствора.
Активность и коэффициент активности.
Водородный показатель (рН).
Удельная и эквивалентная электропроводность.
Зависимость их от концентрации раствора.

Вопросы для самоконтроля

Дайте определение электролита.
Каковы особенности электролитов?
Что такое «электролитическая диссоциация»?
Чем отличаются сильные и слабые электролиты?
Как связаны между собой степень диссоциации и константа диссоциации?
Что такое «активность» и «ионная сила раствора»?
Основные положения теории Дебая и Гюккеля.
Как связаны между собой удельная и эквивалентная электропроводность?
Как трактуется закон независимого движения ионов (Кольрауша)?
Что такое «числа переноса»?

Растворы электролитов
Удельной электропроводностью проводника называется электропроводность столба вещества длиной 1м при поперечном сечении 1м²:

,
где R – сопротивление, Ом;

l – длина проводника, м;

S – поперечное сечение, м².
Удельная электропроводность есть величина, обратная удельному сопротивлению ρ:

Ом^-1∙ м^-1.
Если отнести удельную электропроводность к числу эквивалентов в 1 м³ раствора, то получим значение эквивалентной электропроводности λ:

.
Величину

называют разбавлением.
С_Н – нормальная (нормальность) концентрация раствора (эквивалент/м³).

Согласно закону электропроводности Кольрауша эквивалентная электропроводность электролита при бесконечном разбавлении

равна сумме подвижностей катиона l_k и аниона l_a:

gif" name="object191" align=absmiddle width=101 height=44>.
Для слабых электролитов отношение электропроводности при данном разбавлении λ к эквивалентной электропроводности при бесконечном разбавлении

выражает степень электролитической диссоциации α:

(для сильных электролитов называют кажущейся степенью диссоциации).

Связь степени диссоциации α и констант электрической диссоциации К_дис устанавливается законом разведения Оствальда:

,

где с = Н

.
Если α<<1, то

.
Пример 1
Удельная электропроводность 15%-ного раствора KNO₃ при 180⁰С 0,1186 Ом^-1∙см^-1, плотность – 1,096 г/см³. Вычислить значения эквивалентной электропроводности и кажущуюся степень электролитической диссоциации KNO₃ в растворе.

Решение

,

где С_Н – нормальность раствора, для однозарядного катиона совпадает с молярностью.
Пересчитываем концентрацию (см. тему 5):

.
Переведем удельную электропроводность в систему СИ:

Ом^-1∙ см^-1 = 10²∙ Ом^-1 м^-1 (см. приложение):
χ = 0,1186 Ом^-1∙ см^-1= 11,86 Ом^-1∙ м^-1;

.
Найдем λ_∞ по уравнению:

из табл. 5:

;

λ_∞=63,7∙10^-4+62,6∙10^-4=126,3∙10^-4=0,01263Ом^-1∙экв^-1∙м²;

.
Пример 2
Вычислить, при какой концентрации раствора NH₄ОН степень электролитической диссоциации равна 2%. Какова при этом концентрация ионов гидроксила? Константа электролитической диссоциации NH₄ОН равна 1,79∙10^-5.

Решение

По условию α=2%, или 0,02. Связь К_дис и α определяется уравнением

.

Отсюда

;

.
Пример 3
Удельная электропроводность раствора пропионовой кислоты С₂Н₅СООН при разбавлении (разведении) 7,4 л при 18⁰С 4,79∙10^-4 Ом^-1см^-1. Вычислить эквивалентную электропроводность, степень диссоциации, константу диссоциации. Подвижность иона С₂Н₅СОО^- 37,2 Ом^-1см².

Решение

так как

значения V и χ переводим в СИ:

;
7,4λ = 7,4 ∙ 10^-³м³;
λ = 4,79 ∙ 10^-2∙ 7,4 ∙ 10^-3= 3,54 ∙ 10^-⁴

;

Задание 6
6.1. При 18⁰С удельная электропроводность 0,7Н раствора Mg(NO₃)₂ равна 4,38∙10^-2 Ом^-1см^-1. Найти эквивалентную электропроводность и кажущуюся степень диссоциации этого раствора, если эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении равна 109,8 Ом^-1см^-1.

6.2. Удельная электропроводность 10%-ного раствора СаCl₂ при 18⁰С 11,4∙10^-2 Ом^-1см^-1, плотность – 1,08 г/см³. Вычислить значение эквивалентной электропроводности и кажущуюся степень диссоциации СаСl₂ в растворе. Эквивалентная электропроводность этого раствора при бесконечном разбавлении = 116 Ом^-1см².

6.3.Удельная электропроводность 20%-ного раствора NH₄Cl при 18⁰С 0,337 Ом^-1см^-1, плотность – 1,057 г/см³. Вычислить значение эквивалентной электропроводности и кажущуюся степень диссоциации. Эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении = 130 Ом^-1см².

6.4. Удельная электропроводность 0,1Н раствора уксусной кислоты равна 4,6∙10^-2 Ом^-1м^-1. Вычислить значение эквивалентной электропроводности этого раствора.

6.5. Удельная электропроводность 0,02Н раствора ацетата натрия равна 16,2∙10^-2Ом^-1см^-1. Найти эквивалентную электропроводность этого раствора.

6.6. При 18⁰С удельная электропроводность 0,08% раствора аммиака 6,86∙10^-4Ом^-1см^-1, плотность – 0,996 г/см³. Константа диссоциации NH₄OH 1,79∙10^-5. Вычислить значение эквивалентной электропроводности при бесконечном разбавлении.

6.7. При 22⁰С удельная электропроводность 9,55% раствора муравьиной кислоты 7,56∙10^-3 Ом^-1см^-1, плотность – 1,024 г/см³. Константа диссоциации муравьиной кислоты 1,77∙10^-4. Вычислить значение эквивалентной электропроводности при бесконечном разбавлении.

6.8. При 25⁰С константа электролитической диссоциации монохлоруксусной кислоты равна 1,4∙10^-3, а ее эквивалентная электропроводность при разведении в 32 л/экв – 77,2 Ом^-1см^-1. Вычислить значение эквивалентной электропроводности при бесконечном разбавлении.

6.9. Константа электролитической диссоциации азотистой кислоты при 12,5⁰С равна 4,6∙10^-4. Вычислить степень электролитической диссоциации 0,05Н раствора.

6.10.Удельная электропроводность раствора метиламина при 25⁰С и концентрации 0,07Н равна 1,31∙10^-3 Ом^-1см^-1. Вычислить константу диссоциации метиламина. Эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении 250 Ом^-1см².

6.11.Удельная электропроводность 0,02Н раствора ацетата натрия равна 16,2∙10^-2 Ом^-1см^-1. Подвижности катиона и аниона соответственно равны 4,26∙10^-3 и 4,7∙10^-3 Ом^-1м². Найти кажущуюся степень диссоциации.

6.12.При 18⁰С эквивалентная электропроводность раствора пропиламина при разведении в 64 л/экв равна 35,4 Ом^-1см^-1. Константа диссоциации пропиламина 4,7∙10^-4. Вычислить значение степени диссоциации.

6.13. Константа электролитической диссоциации ортоборной кислоты (H₃BO₃) по первой ступени при 25⁰С равна 5,8∙10^-10. Вычислить степень электролитической диссоциации при разведении в 24 л/экв.

6.14. Вычислить, при какой концентрации раствора NH₄OH степень электролитической диссоциации равна 0,02. Какова при этом концентрация ионов гидроксила? Константа электролитической диссоциации NH₄OH равна 1,79∙10^-5.

6.15. При каком разведении концентрация ионов водорода в растворе фенола будет равна 10^-6Н? Константа электролитической диссоциации фенола 1,28∙10^-10.

6.16. Удельная электропроводность раствора NH₄OH при 18⁰С и концентрации 0,011Н имеет величину 1,02∙10^-4Ом^-1см^-1. Вычислить степень диссоциации NH₄OH, если подвижность NH

=63,6 Ом^-1см², а ОН^-=174Ом^-1см².

6.17. Удельная электропроводность раствора NH₄OH при 18⁰С и концентрацией 0,022Н составляет 1,5∙10^-4 Ом^-1см^-1. Вычислить концентрацию ионов ОН^-, если подвижность NH₄⁺=63,6 Ом^-1см², а ОН^- = 174 Ом^-1см².

6.18. Удельная электропроводность раствора бензиламина при 25⁰С и разведении 16 л/экв равна 2,56∙10^-4. Вычислить степень диссоциации бензиламина, если λ_∞=215,8 Ом^-1см^-1.

6.19. Удельная электропроводность раствора бензиламина при 25⁰С и разведении 64 л/экв равна 1,3∙10^-4. Вычислить константу диссоциации, если λ_∞=215,8 Ом^-1см^-1.

6.20. Удельная электропроводность 0,405Н раствора HJ при 18⁰С 13,32∙10^-2 Ом^-1см^-1. Каково значение кажущейся концентрации ионов водорода в растворе, если подвижность ионов водорода – 315 Ом^-1см², ионов J^- – 66,8 Ом^-1см²?

6.21. Эквивалентная электропроводность раствора уксусной кислоты при 25⁰С и разведении 32 л/экв равна 8,2 Ом^-1см^-1. Вычислить константу электролитической диссоциации. Подвижность ионов водорода – 315 Ом^-1см², ионов CH₃COO^- – 35 Ом^-1см².

6.22. При каком разведении концентрация ионов водорода в растворе муравьиной кислоты будет равна 1∙10^-3Н. Константа электролитической диссоциации 1,77∙10^-4.

6.23. Вычислить константу электролитической диссоциации 0,4% раствора аммиака, если при 18⁰С удельная электропроводность раствора 4,9∙10^-4 Ом^-1см^-1. Плотность раствора принять равной единице.

6.24. Вычислить константу электролитической диссоциации 1%-ного раствора пропионовой кислоты, если при 18⁰С удельная электропроводность раствора 4,79∙10^-4 Ом^-1см^-1. Плотность раствора принять равной единице. Для пропионовой кислоты λ_∞=344 Ом^-1см^-1.

6.25. Эквивалентная электропроводность 0,1М раствора СаСl₂ 82,8 Ом^-1см², при бесконечном разбавлении λ_∞= 115,8 Ом^-1см². Найти величину кажущейся степени диссоциации и значение удельной электропроводности.

Таблица 5

Подвижность ионов при 18⁰С

Катионы		Анионы
Катионы		Анионы
H⁺	315	OH^-	174
Na⁺	42,6	Cl^-	66,3
NH₄⁺	63,6	Br^-	68,2
Ca²⁺	50,4	J^-	66,8
Mg²⁺	44,6	NO₃^-	62,6
		HCOO^-	47
		CH₃COO^-	35

Примечание. Для перевода в СИ значения l_K и l_A следует умножить на 1∙10^-4.

1 2 3 4 5 6 7

Физическая и коллоидная химия

Похожие: