Лабораторная работа № 8 растворы электролитов и неэлектролитов

Роль растворителя в химических реакциях

Опыт 1.

а) Поместить в две сухие пробирки немного смеси сухой соды и щавелевой кислоты. В первую пробирку прилить спирта, во вторую – воды. Что происходит? Почему?

б) Поместить в одну сухую пробирку немного кристаллического нитрата меди (II), в другую – хлорида меди (II). В обе пробирки приливать небольшими порциями воду. Как происходит изменение цвета? Почему?

Ионные реакции

Опыт 2. В три пробирки налить по 1-2 мл растворов: в одну – хлорида натрия, в другую – хлорида бария, в третью – перхлората калия. В каждую из пробирок добавить несколько капель раствора нитрата серебра. Во всех ли трех пробирках образуется осадок? Написать уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

Опыт 3. В четыре пробирки налить по 1-2 мл растворов: сульфата натрия, сульфата магния, сульфата алюминия и серной кислоты. В каждую добавить по несколько капель раствора хлорида бария. Написать уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

Опыт 4. В три пробирки налить по 1-2 мл растворов: в одну – хлорида железа (III), в другую – нитрата меди (II), в третью – сульфата магния. В каждую из пробирок добавить раствор гидроксида натрия. Написать уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

Смещение ионного равновесия

Опыт 5. Налить в пробирку 2 мл 4 М раствора соляной кислоты и бросить в нее гранулу цинка. Когда выделение водорода станет достаточно интенсивным, добавить около 2 г ацетата натрия. Написать уравнение реакции, объясняющее изменение скорости выделения водорода.

Опыт 6. Налить в пробирку 1-2 мл раствора уксусной кислоты, добавить 1-2 капли метилоранжа. К окрашенному раствору прибавить немного кристаллического ацетата натрия и встряхнуть пробирку. Чем объясняется изменение цвета?

Опыт 7. Налить в пробирку 1-2 мл разбавленного раствора аммиака и прибавить 1-2 капли фенолфталеина. К окрашенному раствору добавить немного кристаллического хлорида аммония и сильно встряхнуть. Чем объясняется изменение интенсивности окраски? Напишите уравнение реакции.

Контрольные вопросы и задачи

1. Вычислите осмотическое давление раствора при 22 ^оС в 1,2 л которого содержится 20,5 мг сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁.

Решение. Осмотическое давление раствора определяется по формуле: р_осм = сRT. Концентрация сахарозы составляет

2 0,5 ^.10^-3 ₌ 5,0^.10^-5 моль/л.

1,2^. 342

Отсюда : р_осм. = 5^.10^{-5 .}8,31 ^. 295 = 0,122 кПа.

Ответ: р_осм. = 0,122 кПа.

2. В 250 мл раствора содержится 17 мг растворенного вещества (неэлектролита). Осмотическое давление раствора при 27 ^оС равно 1,84 кПа. Вычислите молярную массу вещества.

Решение. В 1 л раствора содержится

1 7 ^.10^{-3 .} 1000 _{= 0,068 г вещества.}

250

Отсюда молярная масса М _{= = 92 г/моль}

Ответ: М = 92 г/моль.

3. Вычислите давление пара воды над раствором, содержащим 45 г глюкозы С₆Н₁₂О₆ в 720 г воды при 25 ^оС. Давление пара воды при 25 ^оС составляет 3168 Па.

Решение. М(Н₂О) – 18 г/моль, М(С₆Н₁₂О₆)=180 г/моль.

p = p⁰N⁰, где р⁰ = 3168 Па – давление пара растворителя (Н₂О)

- молярная доля растворителя

n⁰ = 720/180 – кол-во моль р-ля;

n_B = 45/180 - кол-во моль глюкозы

Ответ: Р = 3148 Па.

4. Вычислите t_кип. и t_кр. водного раствора глицерина с массовой долей ω=0,046.

Решение. Пусть масса р-ра 1000 г, тогда m_{глицерина}=1000^.0,046=46 г.

m_Н2О = 1000-46=954 г

Δt_кип. = К_эб ^. С_m = 0,52^. C_m

Δt_кр. = K_кр. ^. С_m = 1,86 ^. C_m

, моль/кг – моляльная концентрация. Подставляем значение С_m в формулы:

Δt_{кип. =} ⁰С

Δt_кр. = ⁰С

Ответ: t_кип. = 100,27 ^оС и t_кр. = -0,975 ^оС.

5. Вычислите осмотическое давление при 17 ^оС раствора Na₂SO₄, в 1 л которого содержится 7,1 г растворенной соли. Кажущаяся степень диссоциации соли в растворе составляет 0,69.

Решение. Вычисляем осмотическое давление, исходя из предположения, что никакой диссоциации в растворе нет. В этом случае

, где m (Na₂SO₄) = 7,1 г, М(Na₂SO₄) = 142 г/моль

Т = 273 + 17 = 290 ^оС

р_{выч = кПа}

Полученное значение следует увеличить в i раз, коэффициент i можно вычислить по формуле:

i = 1 + (k-1); k – число ионов, образующих молекулу данного электролита.

i = 1 + 0,69(3-1); i =2,38;

Отсюда

р_{экс =} icRT = i p_выч = 2,38 ^. 120,55 = 286,9 кПа.

Ответ: р_экс = 286,9 кПа.

6. Температура кипения 3,2%-ного раствора BaCl₂ 100,28 ^оС. Вычислите кажущуюся степень диссоциации соли в растворе.

Решение. Найдем повышение температуры кипения без учета диссоциации соли:

Δt_кип. = К_эб ^. С_m = 0,52 ^. С_m = 0,52

t_{кип.выч. =} = 0,082 ^o_C

t _{кип. опыт.}, согласно условию задачи, составляет 0,208 ^оС. Отсюда,

i ₌ 0,208 _{= 2,54  =} 2,54 – 1 _{= 0,77}

0,082 3 - 1

Ответ:  = 0,77.

7. Рассчитайте рН и рОН 10^-3 М раствора HCl.

Решение. Хлороводородная кислота является сильным электролитом, следовательно:

[H⁺]=10^-3 моль/л

10^-14 10^-14

[ OH^-] = = = 10^-11 моль/л;

[H⁺] 10^-3

pH = - lg [H⁺] = -lg 10^-3 = 3

pOH = - lg [OH^-] = -lg 10^-11 = 11

Ответ: рН = 3; рОН = 11.

8. Одинаковое ли количество водорода (г) содержится в растворах различных кислот одной и той же концентрации (молярной, массовой и молярной концентрации эквивалента (нормальной))?

9. Одинакова ли величина водородного показателя (рН) в 0,1 М растворах соляной и уксусной кислот? Изменяется ли величина рН раствора фосфорной кислоты при внесении в него фосфата натрия?

10. Константа диссоциации муравьиной кислоты при 18 ^оС равна 1,8^.10^-4. Найти степень диссоциации НСООН при данной температуре и концентрацию ионов водорода в 0,04 М растворе.

Ответ:  = 6,7%; [H⁺]=2,68^.10^-3 моль/л.

11. Определите концентрацию ионов водорода и степень диссоциации в 0,1 М растворе щавелевой кислоты при диссоциации ее по первой ступени (К₁ = 5,6^.10^-2).

Ответ: 1,06^.10^-1 моль/л; 0,53.

12. При какой концентрации уксусной кислоты степень ее диссоциации составит 0,02?

Ответ: 0,045 моль/л.

13. Определите рН 0,05 М растворов хлороводородной кислоты и гидроксида калия.

Ответ: 1,31; 12,69.

14. Какой объем 0,2 М раствора соляной кислоты надо прибавить к 20 мл 2 М раствора щелочи NaОН, чтобы довести его рН до 7?

Ответ: 200 мл.

15. Раствор, содержащий 7,36 г вещества в 800 г воды, замерзает при –0,186 ^оС. Определить молярную массу вещества.

Ответ: 92 г/моль.

16. Определите, при какой температуре закипит 10% раствор едкого натра, если кажущаяся степень диссоциации его равна 99%.

Ответ: 102,87 ^оС.

17. Определите, при какой температуре замерзает 0,1М раствор уксусной кислоты, если  = 0,014?

Ответ: -0,188 ^оС.

18. Определите изотонический коэффициент и концентрацию ионов NO₃^- в моль/л в 0,2 М растворе Mg(NO₃)₂, если кажущаяся степень диссоциации его равна 64%.

Ответ:  = 2,28; [NO₃^-] = 0,0256 моль/л.

19. Какой из растворов, 5%-ный раствор этилового спирта и 5% раствор глицерина (С₃Н₈О₃) будет замерзать при более низкой температуре? Ответьте на вопрос, не прибегая к вычислениям.

20. В 1 л раствора содержится 0,01 моль хлорида натрия. Осмоти-ческое давление этого раствора при 0^оС равно 4,33^.10⁴ Па.

Во сколько раз это давление больше, чем осмотическое давление в растворе сахара при той же молярной концентрации? Найдите кажущуюся степень диссоциации соли.

Ответ: в 1,9 раза; 91%.

21. Определите осмотическое давление 0,1 М раствора аммиака, если степень диссоциации этого раствора 0,014;

температура 0 ^оС.

Ответ: 199,7 кПа.

22. Определите упругость пара при 100 ^оС для раствора, содержащего 24,8 г хлорида калия в 100 г воды, если степень диссоциации хлорида калия равна 0,75.

Ответ: 9,61 кПа.

23. Определите концентрацию ионов хлора и ионов кальция в моль/л в растворе хлорида кальция с молярной концентрацией эквивалента 0,3. Степень диссоциации соли принять равной 0,7.

Ответ: [Ca²⁺]= 0,105 моль/л; [Cl^-]= 0,21 моль/л.

24. Найдите температуру кипения раствора хлорида аммония, если в 200 г воды растворено 1,07 г NH₄Cl. Степень диссоциации соли принять равной 0,8.

Ответ: 100,09 ^оС.

25. На нейтрализацию 20 мл раствора H₂SO₄ израсходовано 25 мл 0,005 М раствора NaOH. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента раствора серной кислоты.

Ответ: 0,00625 моль/л.

26. Какой объем 0,1 М р-ра гидроксида натрия пойдет на нейтрализацию 10 мл 10%-ного раствора азотной кислоты плотностью 1,056 г/см³?

Ответ: 167,6 мл.