Изотонический коэффициент (I) определяем из формулы кажущейся степени диссоциации (б):

б = (i – 1) / (n –1)

где: n – число ионов, на которые диссоциирует молекула электролита.

CuSO₄∙ диссоциирует на два иона:

CuSO₄∙↔ Cu²⁺ + SO₄^2-∙ (n = 2)

Рассчитаем изотонический коэффициент:

0,38 = (i – 1) / (2 –1); i = 1,38.

Определим молярную концентрацию:

С_М = m(CuSO₄)/M(CuSO₄) ∙ V(H₂O)

Масса CuSO₄ в 62,4 г CuSO₄∙5Н₂О составляет:

М(CuSO₄∙5Н₂О) = 160 + 5 ∙ 18 = 250 г/моль

250 г CuSO₄∙5Н₂О содержит 160 г CuSO₄

62,4 г CuSO₄∙5Н₂О содержит m CuSO₄

m CuSO₄ = 62,4 ∙ 160/250 = 39,94 (г)

С_М = 39,94/160 5 = 0,05 моль/дм³

Р_осм = iC_МRT = 1,38∙0,05∙8,314∙291,5 = 167,2 Па

ТЕМА: Ионно-молекулярные (ионные) реакции обмена

При решении задач этого раздела необходимо пользоваться таблицей растворимости солей и оснований в воде и таблицей констант и степеней диссоциации слабых электролитов.

Ионно-молекулярные, или просто ионные, уравнения реакций обмена отражают состояние электролита в растворе. В этих уравнениях сильные растворимые электролиты, поскольку они полностью диссоциированы, записывают в виде ионов, а слабые электролиты, малорастворимые и газообразные вещества записывают в молекулярной форме.

В ионно-молекулярном уравнении одинаковые ионы из обеих его частей исключаются. При составлении ионно-молекулярных уравнений следует помнить, что сумма электрических зарядов в левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов в правой части уравнения

Пример 1

Написать ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ: а) НС1 и NaOH; б) РЬ(NО₃)₂ и Na₂S; в) NaCIO и HNO₃; г) К₂СОз и H₂SO₄ ; д) СН₃СООН и NaOH.

Решение. Запишем уравнения взаимодействия указанных веществ в молекулярном виде:

а) НС1 + NaOH = NaС1 + Н₂O

б) РЬ(NО₃)₂ + Na₂S = РЬS + 2NaNО₃

в) NaCIO + HNO₃ = NaNO₃ + HCIO

г) К₂СОз + H₂SO₄ = К₂ SO₄ + H₂О + СО₂

д) СН₃СООН + NaOH = СН₃СООNa + Н₂O

Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате происходит связывание ионов с образованием слабых электролитов (Н₂O, HCIO), осадка (РЬS), газа (СО₂).

В реакции (д) два слабых электролита, но так как реакции идут в сторону большего связывания ионов и вода — более слабый электролит, чем уксусная кислота, то равновесие реакции смещено в сторону образования воды. Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенства a) Na⁺ и С1^-; б) Na⁺ и NO₃^-; в) Na⁺ и NO₃^-; г) К⁺ и SО₄^2-; д) Na⁺, получим ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций:

а) Н⁺ + ОН^- = Н₂O

б) РЬ²⁺ + S^2- = РЬS

в) CIO^- + H⁺ = HCIO

г) СОз^2- + 2H⁺ = H₂О + СО₂

д) СН₃СООН + OH^- = СН₃СОО^- + Н₂O

Пример 2. Составьте молекулярные уравнения реакций, которым соответствуют следующие ионно-молекулярные уравнения:

а) SО₃^2- + 2H⁺ = SО₂ + Н₂O

б) РЬ²⁺ + СrО₄^2- = РЬСrО₄

в) НСО₃^- + ОH^- = СО₃^2- + H₂О

г) ZnОН⁺ + H⁺ = Zn²⁺ + H₂О

В левой части данных ионно-молекулярных уравнений указаны свободные ионы, которые образуются при диссоциации растворимых сильных электролитов. Следовательно, при составлении молекулярных уравнений следует исходить из соответствующих растворимых сильных электролитов.

Например:

а) Nа₂SО₃ + 2HС1 = 2NаС1 + SО₂ + Н₂O

б) РЬ(NО₃)₂ + К₂СrО₄ = РЬСrО₄ + 2КNО₃

в) КНСО₃ + КОH = К₂СО₃ + H₂О

г) ZnОНС1 + HС1 = ZnС1₂ + H₂О

ТЕМА: Гидролиз солей

Химическое обменное взаимодействие ионов растворенной соли с водой, приводящее к образованию слабодиссоциирующих продуктов (молекул слабых кислот или оснований, анионов кислых или катионов основных солей) и сопровождающееся изменением рН среды, называется гидролизом.

Пример 1

Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: a) KCN, б) Na₂CO₃. в) ZnSO₄. Определите реакцию среды растворов этих солей.

Решение. а) Цианид калия KCN — соль слабой одноосновной кислоты HCN и сильного основания КОН. При растворении в воде, молекулы KCN полностью диссоциируют на катионы K⁺ и анионы CN^-. Катионы К⁺ не могут связывать ионы ОН^- воды, так как КОН — сильный электролит. Анионы же CN^- связывают ионы Н⁺ воды, образуя молекулы слабого электролита HCN. Соль гидролизуется, как говорят, по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

CN^- + Н₂О ↔ НCN + ОН^-

или в молекулярной форме

КCN + Н₂О ↔ НCN + КОН

В результате гидролиза в растворе появляется некоторый избыток ионов ОН^-, поэтому раствор KCN имеет щелочную реакцию (рН > 7).

б) Карбонат натрия Na₂CO₃ — соль слабой многоосновной кислоты и сильного основания. В этом случае анионы соли CO₃^2-, связывая водородные ионы воды, образуют анионы кислой соли НСО₃^-, а не молекулы Н₂СОз, так как ионы НСО₃^-диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Н₂СОз. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

CO₃^2- + Н₂О ↔ НСО₃^- + ОН^-

или в молекулярной форме

Na₂CO₃ + Н₂О ↔ NaНСО₃ + NaОН

В растворе появляется избыток ионов ОН^-, поэтому раствор Na₂CO₃ имеет щелочную реакцию (рН > 7).

в) Сульфат цинка ZnSО₄ — соль слабого многокислотного основания Zn(OH)₂

и сильной кислоты H₂SО₄. В этом случае катионы Zn⁺² связывают гидроксильные ионы воды, образуя катионы основной соли ZnOH⁺. Образование молекул Zn(OH)₂ нe происходит, так как ионы ZnOH⁺ диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Zn(OH)₂. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

Zn⁺² + Н₂О ↔ ZnOH⁺ + Н⁺

или в молекулярной форме

2ZnSО₄ + 2Н₂О ↔ (ZnOH)₂SО₄ + Н₂SО₄

В растворе появляется избыток ионов водорода, поэтому раствор ZnSО₄ имеет кислую реакцию (рН < 7).

Пример 2

Какие продукты образуются при смешивании растворов А1(NО₃)₃ и К₂СОз? Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения реакции.

Решение. Соль А1(NО₃)₃ гидролизуется по катиону, а К₂СОз — по аниону:

А1⁺³ + Н₂О ↔ А1OH⁺² + Н⁺

CO₃^2- + Н₂О ↔ НСО₃^- + ОН^-

Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идет взаимное усиление гидролиза каждой из них, ибо ионы Н⁺ и ОН^- образуют молекулу слабого электролита Н₂О. При этом гидролитическое равновесие сдвигается вправо и гидролиз каждой из взятых солей идет до конца с образованием А1(ОН)₃ и СО₂ (Н₂СО₃). Ионно-молекулярное уравнение:

2А1⁺³ + 3CO₃^2- + 3Н₂О ↔ 2А1(OH)₃ + 3CO₂

молекулярное уравнение:

2А1(NО₃)₃ + К₂СОз + 3Н₂О ↔ 2А1(OH)₃ + 3CO₂ + 6КNО₃