§ 7. Электролитическая диссоциация веществ в растворах
1. Объясните процесс диссоциации ионных соединений. Чем он отличается от диссоциации веществ с ковалентной полярной связью?
Диссоциация ионных соединений – это распад кристалла, в узлах которого уже есть готовые катионы и анионы, под действием полярных молекул воды.
Отличие от веществ с ковалентной полярной связью (кислот): в их молекулах готовых ионов нет. Вода, притягиваясь к разноименно заряженным концам полярной молекулы, вызывает разрыв ковалентной связи по ионному (гетеролитическому) механизму, и ионы образуются уже при растворении (например, H+ и соответствующий анион).
2. Составьте уравнения диссоциации соединений: NaCl, KNO3, HI, Ca(OH)2, H2S, Sr(OH)2. Распределите их на 2 группы: а) ионные соединения; б) ковалентные соединения.
а) Ионные соединения (соли и основания):
Хлорид натрия: NaCl ⇄ Na+ + Cl-
Нитрат калия: KNO3 ⇄ K+ + NO3-
Гидроксид кальция: Ca(OH)2 ⇄ Ca2+ + 2OH-
Гидроксид стронция: Sr(OH)2 ⇄ Sr2+ + 2OH-
б) Ковалентные полярные соединения (кислоты):
Иодоводородная кислота: HI ⇄ H+ + I-
Сероводородная кислота:
I ступень: H2S ⇄ H+ + HS- (образуется гидросульфид-ион)
II ступень: HS- ⇄ H+ + S2-
3. Какие из указанных ионов — Ba2+, Li+ , Sr2+, Mn2+, Pb2+, PO43-, F- — являются катионами, а какие — анионами?
Катионы (заряд +): Ba2+, Li+ , Sr2+, Mn2+, Pb2+
Анионы (заряд –): PO43-, F-
4. Чему равно химическое количество катионов калия, образующихся в результате электролитической диссоциации карбоната калия химическим количеством 2.7 моль?
K2CO3 → 2K+ + CO32−.
На 1 моль соли образуется 2 моль K+. Следовательно, n(K+) = 2 ⋅ 2.7 = 5.4 моль.
Ответ: 5.4 моль.
5. Составьте формулы веществ: хлорида магния, сульфата железа(III), нитрата натрия. Расположите их по: а) возрастанию общего числа ионов; б) убыванию числа анионов, образующихся в результате их диссоциации.
MgCl2 (хлорид магния), Fe2(SO4)3 (сульфат железа(III)), NaNO3 (нитрат натрия).
Диссоциация и число ионов/анионов:
MgCl2 → Mg2+ + 2Cl− (всего 3 иона; 2 аниона)
Fe2(SO4)3 → 2Fe3+ + 3SO42- (всего 5 ионов; 3 аниона)
NaNO3 → Na+ + NO3− (всего 2 иона; 1 анион)
а) По возрастанию общего числа ионов: NaNO3 < MgCl2 < Fe2(SO4)3.
б) По убыванию числа анионов: Fe2(SO4)3 > MgCl2 > NaNO3.
6. Расположите формулы веществ FeCl3, KNO3, H2SO4 в порядке уменьшения химического количества ионов, образующихся в процессе диссоциации этих веществ химическим количеством 2 моль.
FeCl3 → Fe3+ + 3Cl−: из 2 моль получают 8 моль ионов.
KNO3 → K+ + NO3−: из 2 моль получают 4 моль ионов.
H2SO4 → 2H+ + SO42−: из 2 моль получают 6 моль ионов.
Порядок убывания: FeCl3 > H2SO4 > KNO3.
7. В процессе диссоциации иодида металла химическим количеством 1 моль образовалось 2 моль иодид-ионов. Определите заряд иона металла.
Из 1 моль иодида получено 2 моль I−, значит в формуле два иодид-иона на катион: MI2. Заряд иона металла: +2 (M2+).
Ответ: 2+.
8. Определите общее число электронов в сульфат-ионе (SO42–).
Пояснение шаг за шагом:
Атомные номера: S = 16, O = 8.
В составе SO4 суммарное число протонов (а значит и электронов в нейтральном наборе этих ядер) равно 16 + 4 ⋅ 8 = 48.
Сульфат — это анион с зарядом 2−, то есть электронов на 2 больше, чем протонов.
Итого электронов: 48 + 2 = 50.
Число электронов в ионе = сумма атомных номеров всех атомов − заряд иона (с учетом знака). Для аниона 2− это означает прибавить 2 электрона: 48 − (−2) = 50.
Ответ: 50.