§ 8. Электролитическая диссоциация кислот, оснований и солей

1. Дайте определения кислот, оснований и солей с точки зрения теории электролитической диссоциации.

Кислоты – электролиты, при диссоциации которых в водных растворах в качестве катионов образуются только ионы водорода H⁺.

Основания – электролиты, при диссоциации которых в водных растворах в качестве анионов образуются только гидроксид-ионы OH⁻.

Соли – электролиты, которые в водных растворах диссоциируют на катионы металлов и анионы кислотных остатков.

2. Составьте уравнения электролитической диссоциации следующих веществ: K₂Cr₂O₇, HМnO₄, Ba(OH)₂, LiOH, MnSO₄, AlCl₃, HF. Распределите их по классам: кислоты, основания, соли.

Кислоты:

HМnO₄ → H⁺ + MnO₄⁻

HF ⇄ H⁺ + F⁻

Основания:

Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻

LiOH → Li⁺ + OH⁻

Соли:

K₂Cr₂O₇ → 2K⁺ + Cr₂O₇²⁻

MnSO₄ → Mn²⁺ + SO₄²⁻

AlCl₃ → Al³⁺ + 3Cl⁻

3. Составьте уравнения электролитической диссоциации следующих веществ: а) иодоводородной кислоты; б) фосфорной кислоты; в) гидроксида бария; г) нитрата меди(II); д) хлорида кальция.

а) Иодоводородная кислота: HI → H⁺ + I⁻

б) Фосфорная кислота (многоступенчато, слабый электролит):

H₃PO₄ ⇄ H⁺ + H₂PO₄⁻

H₂PO₄⁻ ⇄ H⁺ + HPO₄²⁻

HPO₄²⁻ ⇄ H⁺ + PO₄³⁻

в) Гидроксид бария: Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻

г) Нитрат меди(II): Cu(NO₃)₂ → Cu²⁺ + 2NO₃⁻

д) Хлорид кальция: CaCl₂ → Ca²⁺ + 2Cl⁻

4. Какие из оснований, формулы которых NaOH, Cu(OH)₂, Ba(OH)₂, Fe(OH)₃, растворимы в воде? Как называются эти основания? Запишите уравнения их электролитической диссоциации.

Растворимы в воде: NaOH и Ba(OH)₂ – называются щелочи.

NaOH → Na⁺ + OH⁻

Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻

Cu(OH)₂ и Fe(OH)₃ — малорастворимые (не щелочи).

5. Определите химическое количество ионов, которые образуются при диссоциации: а) фосфата натрия Na₃PO₄ химическим количеством 2 моль; б) сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃ химическим количеством 3 моль.

Поскольку соли – сильные электролиты, считаем полную диссоциацию.

a)

Na₃PO₄ → 3Na⁺ + PO₄^3-

n(Na⁺) = 2 моль × 3 = 6 моль

n(PO₄^3-) = 2 моль

Общее n(ионов) = 6 + 2 = 8 моль

б)

Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄^2-

n(Al³⁺) = 3 моль × 2 = 6 моль

n(SO₄^2-) = 3 моль × 3 = 9 моль

Общее n(ионов) = 6 + 9 = 15 моль

Ответ: а) 8; б) 15.

6. Составьте максимальное число формул веществ, в растворах которых содержатся ионы: Al³⁺, Cl^-, Na⁺, CO₃^2-, Fe³⁺, SO₄^2-, Ba²⁺. 

NaCl, Na₂CO₃, Na₂SO₄, AlCl₃, Al₂(SO₄)₃, FeCl₃, Fe₂(SO₄)₃, BaCl₂

Не включены из-за нерастворимости/разложения в воде: BaSO₄, BaCO₃, Al₂(CO₃)₃, Fe₂(CO₃)₃.

7. Вычислите массу сульфата натрия в растворе, если известно, что в нем содержатся ионы SO₄^2- химическим количеством 0.2 моль.

Дано:

n(SO₄²⁻) = 0.20 моль

Найти:

m(Na₂SO₄) – ?

Решение:

Na₂SO₄ – сильный электролит: Na₂SO₄ → 2Na⁺ + SO₄²⁻.

Число молей SO₄²⁻ равно числу молей Na₂SO₄:

n(SO₄²⁻) = n(Na₂SO₄) = 0,20 моль.

M(Na₂SO₄) = 2 · 23 + 32 + 4 · 16 = 142 г/моль.

m(Na₂SO₄) = n(Na₂SO₄) · M(Na₂SO₄);

m(Na₂SO₄) = 0.20 · 142 = 28.4 г.

Ответ: 28.4 г.

8. Вычислите суммарное химическое количество ионов в растворе, полученном при растворении в воде хлороводорода HCl: а) объемом 1.12 дм³ (н. у.); б) массой 73 г. Диссоциацией воды можно пренебречь.

а)

Дано:

V(HCl) = 1,12 дм³ (н. у.)

Найти:

Σ n(ионов) в растворе – ?

Решение:

HCl — сильный электролит: HCl → H⁺ + Cl⁻

n(HCl) = V / 22,4 = 1.12 / 22,4 = 0,05 моль

Σ n(ионов) = 2 · n(HCl) = 2 · 0.05 = 0.1 моль

б)

Дано:

m(HCl) = 73 г

Найти:

Σn(ионов) в растворе – ?

Решение:

M(HCl) = 36.5 г/моль;

n(HCl) = 73 / 36.5 = 2 моль

При полной диссоциации: HCl → H⁺ + Cl⁻

Σn(ионов) = 2 · n(HCl) = 2 · 2 = 4 моль

Ответ: а) 0.1 моль; б) 4 моль.