Растворы (лекция № 4)

1. РАСТВОРЫ

Лекция №4
РАСТВОРЫ

2.

План лекции
1. Общие положения;
2. Способы выражения
концентраций раствора;
3. Электролитическая диссоциация,
рН раствора;
4. Гидролиз солей.

3.

4.

Растворимость
Хорошо растворимые
(более 10 г в-ва в 1 л воды)
Малорастворимые
(от 0,01 до 10 г в-ва в 1 л воды)
Нерастворимые
(менее 0,01 г в-ва в 1 л воды)
Таблица растворимости

5. СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ

Массовая концентрация (Массовая
доля), – число грамм растворенного
вещества, содержащегося в 100 г
раствора.
5 % водный раствор HCl
100 г раствора содержит 5 г HCl и
95 г растворителя (воды):
5 г HCl + 95 г H2O = 100 г р-ра

6.

mв ва
100 %
m р ра

7.

Молярная концентрация
(Молярность), СМ, [моль/л] –
число молей растворенного
вещества n, содержащегося в 1 л
раствора V.
3 М р-р NaOH
M(NaOH) = 40 г/моль
3 40 = 120 г
В 1 л р-ра – 120 г NaOH

8.

n
m
в
ва
в
ва
, [моль/л]
CM
M V р ра
V
р ра

9.

Определите массу нитрата натрия,
которая требуется для приготовления
2 л децимолярного раствора (0,1 м).
В 1 л раствора содержится:
СМ МNaNO3 = 0,1 моль/л 85 г/моль =
= 8,5 г NaNO3
Составим пропорцию:
в 1 л р-ра – 8,5 г NaNO3
в 2 л р-ра – х г NaNO3
Отсюда: х = 17 г

10.

Нормальная концентрация эквивалента
(Нормальность), CН, [моль/л] число
эквивалентов растворенного вещества nэ,
содержащихся в 1 л раствора V.
0,1 н р-р H2SO4
MЭ(H2SO4) = M/осн-ть = 98/2 =
= 49 г/моль
0,1 49 = 4,9 г
В 1 л р-ра – 4,9 г H2SO4

11.

n
m
Э
в ва
, [моль/л]
CН в ва
M Э V р ра
V
р ра

12.

0,75 н р-р H2SO4
или CН = 0,75 моль/л р-ра H2SO4
в 1 л р-ра – 0,75 моль H2SO4
или
в 1 л р-ра – 0,75 49 = 36,75 г H2SO4
где 49 – эквивалентная масса H2SO4.
В общем виде:
в 1 л раствора содержится СН МЭ
в заданном V раствора содержится х г

13.

Моляльная концентрация
(Моляльность), Cm, [моль/кг] – число молей
растворенного вещества n, приходящихся на
1 кг растворителя mр-ля.
0,5 m р-р NaOH
M(NaOH) = 40 г/моль
0,5 40 = 20 г
В 1000 г р-ля – 20 г NaOH
1000 г H2O + 20 г NaOH = 1020 г р-ра

14.

n
m
в
ва
в
ва
, [моль/кг]
Cm
M m р ля
m р ля

15.

2 m раствор H2SO4
2 моля приходятся на 1000 г растворителя
Cm М приходятся на 1000 г растворителя

16.

Титр Т, [г/мл]
Показывает количество г растворенного
вещества m, содержащегося в 1 мл
раствора V:
m
Т
в ва , [г/мл]
V
р ра
CH M э
Т
1000

17.

Способы выражения концентраций растворов
Наименование
концентрации
Уравнение расчета
Единицы измерения
Массовая
концентрация
(доля)
mв ва
100 %
m р ра
%, доли
Молярная
концентрация
(молярность)
n
CM в ва
V
р ра
моль/л (0,5 м р-р)
Нормальная
концентрация
(нормальность)
n
mв ва
Э
в
ва
CН
M Э V р ра
V
р ра
моль/л (0,5 н р-р)
Моляльная
концентрация
(моляльность)
n
mв ва
в
ва
Cm
M m р ля
m р ля
моль/кг (0,5 m р-р)
Титр
m
Т в ва
V
р ра
г/мл

18.

Закон эквивалентов для
растворов
Объемы растворов реагирующих
веществ обратно пропорциональны
их нормальностям:
V
C
1 H2
V
C
2
H1

19.

Закон эквивалентов для
растворов
a1 A1 a2 A2 ... ...
nЭ1 nЭ 2
n
m
m
nЭ СН V т.к. СН
nЭ Э
M Э V M Э
V
СН 1 V1 СН 2 V2
или
V
C
1 H2
V
C
2
H1

20. ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ

диссоциация
KA ⇄ K+ + A¯
Катион
Анион
NaCl ⇄ Na+ + Cl–
Степень диссоциации:
число молекул, распавшихс я на ионы
100 %
общее число молекул электролита

21.

30 %
3%
Сильные электролиты Слабые электролиты
1. HCl, HBr, HI, НNО3,
1. HF, H2S, HCN, Н3ВО3,
H2SO4, НСlО4, НСlО3,
Н2СО3, H2SiO3, HNO2,
Н2СrО4, Н2Сr2О7,
H3PO4, Н2НРО3, ,
НМnО4
HClO2, HClO
2. Все щелочи
2. Нерастворимые
3. Почти все
основания, NH4OH
растворимые соли
3. Некоторые соли
ZnCl2, HgCl2

22. Константа диссоциации

СН3СООН
К р К дис
–
+
⇄ СН3СОО + Н
СН СОО Н
3
СН 3СООН
Кдис(СН3СООН) = 1,8 10–5
Кдис (НСN) = 8 10–10

23. Электролитическая диссоциация воды

Н2О ⇄ Н+ + ОН– K
дис
H OH
1,8 10 16
H 2O
где [H+], [OH–] и [H2O] – молярные
концентрации частиц в воде.
Молярная концентрация воды (CM):
1 моль Н2О – 18 г
х моль Н2О – 1000 г в 1 л воды
x = 1000/18 = 55,5 моль/л
[H2O] = 55,5 моль/л

24.

K
дис
H 2O H OH 1,8 10 16 55,56 10 14
KH2O – константа воды
Ионное произведение воды:
KH2O = [H+]ּ[OH–] = 10–14 моль/л
в чистой воде [H+] = [OH–] = 10–7 моль/л
Нейтральная среда [H+] = [OH–] = 10–7
Кислая среда
[H+] > 10–7 > [OH–]
Щелочная среда
[H+] < 10–7 < [OH–]

25.

Водородный показатель
pH = –lg[H+]
[H+] = 10–7
pH = –lg10–7 = 7 нейтральная среда
pH < 7 кислая среда
pH > 7 щелочная среда
Увеличение кислотности
Нейтральная
среда
рН 0 1 2 3 4 5 6
7
Увеличение щелочности
8
9 10 11 12 13 14

26.

[H+] = 10–2 моль/л
pH = ?
pH = –lg[H+] = –lg10–2 = 2 кис. ср.
[ОH–] = 10–4 моль/л pH = ?
[H+]ּ[OH–] = 10–14
[H+] ּ10–4 = 10–14
[ H+] = 10–10
pH = –lg10–10 = 10
щел. ср.

27. ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

1. Гидролиз соли, образованной
сильным основанием и слабой
кислотой.
Na2CO3 ⇄ 2Na+ + CO32–
NaOН
Сильное
основание
pH > 7
H2CO3
Слабая
кислота

28.

–
–
–
2–
+
I ст. CO3 + H OН ⇄ HCO3 + OН
pH > 7
Na2CO3 + H2O ⇄ NaHCO3 + NaOН
–
–
0
–
+
II ст. HCO + H OН ⇄ H CO + OН
3
2
3
pH > 7
NaHCO3 + H2O ⇄ H2CO3 + NaOН

29.

2. Гидролиз соли, образованной
слабым основанием и сильной
кислотой.
ZnSO4 ⇄ Zn2+ + SO42–
Zn(OН)2
Слабое
основание
H2SO4
Сильная
кислота
pH < 7

30.

–
+
+
2+
+
I ст. Zn + H OН ⇄ ZnOH + Н
pH < 7
2ZnSO4 + 2H2O ⇄ (ZnOH)2SO4 + H2SO4
–
0
+
+
+
II ст. ZnOH + H OН ⇄ Zn(OH)2 + Н
pH < 7
(ZnOH)2SO4 + 2H2O ⇄ 2Zn(OH)2 + H2SO4

31.

3. Гидролиз соли, образованной
слабым основанием и слабой кислотой.
Al2S3
Al(OН)3
Слабое
основание
H2S
Слабая
кислота
pH = 7

32.

Al2S3 + 6H2O ⇄ 2Al(OH)3 + 3H2S
2Al3+ + 3S2– + 6H2O ⇄ 2Al(OH)3 + 3Н2S

33.

Соль образованная сильным основанием и
сильной кислотой
гидролизу не подвергается
(не реагирует в водой)
NaCl + H2O ≠
NaOH
HCl
Сильное
основание
Сильная
кислота
pH = 7
гидролиз не идет

34. Совместный гидролиз двух солей

AlCl3 + Na2S + H2O = …
Записываем обменную реакцию между
солями:
2AlCl3 + 3Na2S = Al2S3 + 6NaCl
Гидролизу подвергается только Al2S3:
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S
Результат:
2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O =
= 2Al(OH)3 + 3H2S + 6NaCl