Az elektrolitikus disszociáció elmélete.
Egységes államvizsga. Sók, savak, lúgok elektrolitikus disszociációja. Ioncsere reakciók. Sók hidrolízise
Oldatok és koncentrációjuk, diszpergált rendszerek, elektrolitikus disszociáció, hidrolízis
Az óra során az „Egységes államvizsga. Sók, savak, lúgok elektrolitikus disszociációja. Ioncsere reakciók. Sók hidrolízise." Meg fogja fontolni az A, B és C csoportok egységes államvizsgájának problémáinak megoldását különböző témákban: „Oldatok és koncentrációik”, „Elektrolitikus disszociáció”, „Ioncsere reakciók és hidrolízis”. E problémák megoldásához a vizsgált témakörök ismeretén túl az anyagok oldhatósági táblázatának használatára, az elektronegyensúly módszerének ismerete, a reakciók reverzibilitásának és irreverzibilitásának ismerete is szükséges.
Téma: Oldatok és koncentrációjuk, diszpergált rendszerek, elektrolitikus disszociáció
lecke: Egységes államvizsga. Sók, savak, lúgok elektrolitikus disszociációja. Ioncsere reakciók. Sók hidrolízise
én. Válasszon egy helyes lehetőséget a 4 felkínált lehetőség közül.
|
Kérdés |
Egy komment |
|
A1. Az erős elektrolitok a következők: |
Definíció szerint az erős elektrolitok olyan anyagok, amelyek vizes oldatban teljesen ionokra bomlanak. A CO 2 és az O 2 nem lehet erős elektrolit. A H2S gyenge elektrolit. A helyes válasz a 4. |
|
A2. Azok az anyagok, amelyek csak fémionokká és hidroxidionokká disszociálnak: 1. savak 2. lúgok 4. amfoter hidroxidok |
Definíció szerint bázisnak nevezzük azt a vegyületet, amely vizes oldatban disszociálva csak hidroxid anionokat termel. Alatt ezt a meghatározást Csak lúg és amfoter hidroxid alkalmas. De a kérdés azt mondja, hogy a vegyületnek csak fémkationokra és hidroxid-anionokra szabad disszociálnia. Az amfoter hidroxid fokozatosan disszociál, ezért a hidroxometálionok oldatban vannak. Helyes válasz 2. |
|
A3. A kicserélődési reakció egy vízben oldhatatlan anyag képződésével fejeződik be: 1. NaOH és MgCl 2 2. NaCl és CuSO 4 3. CaCO 3 és HCl (oldat) |
A válaszhoz fel kell írni ezeket az egyenleteket, és az oldhatósági táblázatban meg kell nézni, hogy a termékek között nincs-e oldhatatlan anyag. Ez az első reakcióban a magnézium-hidroxid Mg(OH) 2 Helyes válasz 1. |
|
A4. közötti reakcióban az összes együttható összege teljes és redukált ionos formábanFe(NEM 3 ) 2 +2 NaOHegyenlő: |
Fe(NO 3) 2 +2NaOH Fe(OH) 2 ↓ +2Na NO 3 molekuláris Fe 2+ +2NO 3 - +2Na+2OH - Fe(OH) 2 ↓ +2Na + +2 NO 3 - teljes ionegyenlet, az együtthatók összege 12 Fe 2+ + 2OH - Fe(OH) 2 ↓ rövidítve ionos, az együtthatók összege 4 A helyes válasz a 4. |
|
A5. A H + +OH - →H 2 O reakció rövidített ionegyenlete a kölcsönhatásnak felel meg: 2. NaOH (PP) +HNO 3 3. Cu(OH) 2 + HCl 4. CuO + H 2 SO 4 |
Ez a rövidített egyenlet egy erős bázis és egy erős sav közötti kölcsönhatást tükrözi. A bázis 2-es és 3-as verzióban kapható, de a Cu(OH)2 egy oldhatatlan bázis Helyes válasz 2. |
|
A6. Az ioncserélő reakció az oldatok leürítésével fejeződik be: 1. nátrium-nitrát és kálium-szulfát 2. kálium-szulfát és sósav 3. kalcium-klorid és ezüst-nitrát 4. nátrium-szulfát és kálium-klorid |
Írjuk le, hogy az egyes anyagpárok között hogyan kell lezajlani az ioncsere reakciói. NaNO 3 +K 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + KNO 3 K 2 SO 4 + HCl → H 2 SO 4 + KCl CaCl 2 +2AgNO 3 → 2AgCl↓ + Ca(NO 3) 2 Na 2 SO 4 + KCl → K 2 SO 4 + NaCl Az oldhatósági táblázatból azt látjuk, hogy AgCl↓ Helyes válasz 3. |
|
A7. Vizes oldatban fokozatosan disszociál: |
A többbázisú savak vizes oldatban fokozatos disszociáción mennek keresztül. Ezen anyagok közül csak a H2S egy sav. Helyes válasz 3. |
|
A8. C reakcióegyenletuCl 2 +2 KOH→ Cu(Ó) 2 ↓+2 KClmegfelel a rövidített ionegyenletnek: 1. CuCl 2 +2OH - →Cu 2+ +2OH - +2Cl - 2. Cu 2+ +KOH→Cu(OH) 2 ↓+K + 3. Cl - +K + →KCl 4. Cu 2+ +2OH - →Cu(OH) 2 ↓ |
Írjuk fel a teljes ionegyenletet: Cu 2+ +2Cl - +2K + +2OH - → Cu(OH) 2 ↓+2K + +2Cl - A kötetlen ionokat kiküszöbölve a rövidített ionegyenletet kapjuk Сu 2+ +2OH - →Cu(OH) 2 ↓ A helyes válasz a 4. |
|
A9. A reakció majdnem teljes: 1. Na 2 SO 4 + KCl→ 2. H 2 SO 4 + BaCl 2 → 3. KNO 3 + NaOH → 4. Na 2 SO 4 + CuCl 2 → |
Írjuk fel a feltételezett ioncsere reakciókat: Na 2 SO 4 + KCl → K 2 SO 4 + Na Cl H 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 ↓ + 2HCl KNO 3 + NaOH → NaNO 3 + KOH Na 2 SO 4 + CuCl 2 → CuSO 4 + 2NaCl Az oldhatósági táblázat szerint BaSO 4 ↓-t látunk Helyes válasz 2. |
|
A10. Semleges környezet van megoldása: 2. (NH 4) 2 SO 4 |
Csak erős bázissal és erős savval alkotott sók vizes oldatai rendelkeznek semleges környezettel. A NaNO3 az erős bázis NaOH és az erős sav HNO3 alkotta só. Helyes válasz 1. |
|
A11. A talaj savassága a következő oldat bevezetésével növelhető: |
Meg kell határozni, hogy melyik só ad savas reakciót a közegben. Egy erős sav és egy gyenge bázis alkotta sónak kell lennie. Ez az NH 4 NO 3. Helyes válasz 1. |
|
A12. A hidrolízis vízben oldva megy végbe: |
Csak az erős bázis és egy erős sav által képzett sók nem hidrolízisen mennek keresztül. A fenti sók mindegyike erős savas anionokat tartalmaz. Csak az AlCl 3 tartalmaz gyenge báziskationt. A helyes válasz a 4. |
|
A 13. Nem hidrolízisen megy keresztül: 1. ecetsav 2. etil-ecetsav 3. keményítő |
Hidrolízisünk van nagyon fontos V szerves kémia. Az észterek, a keményítő és a fehérjék hidrolízisen mennek keresztül. Helyes válasz 1. |
|
A14. Melyik szám jelöli egy molekulaegyenlet töredékét? kémiai reakció, amely megfelel a C többszörös ionos egyenletnek u 2+ +2 Ó - → Cu(Ó) 2 ↓? 1. Cu(OH) 2 + HCl→ 2. CuCO 3 + H 2 SO 4 → 3. CuO + HNO 3 → 4. CuSO 4 +KOH→ |
A rövidített egyenlet szerint ebből az következik, hogy minden olyan oldható vegyületet kell venni, amely réziont és hidroxidiont tartalmaz. A felsorolt rézvegyületek közül csak a CuSO 4 oldódik, és csak a vizes reakcióban az OH - . A helyes válasz a 4. |
|
A15.Milyen anyagok kölcsönhatásba lépnek, mikor szabadul fel a kén-oxid?: 1. Na 2 SO 3 és HCl 2. AgNO 3 és K 2 SO 4 3. BaCO 3 és HNO 3 4. Na 2 S és HCl |
Az első reakció során instabil H 2 SO 3 sav keletkezik, amely vízzé és kén-oxiddá (IV) bomlik. Helyes válasz1.
|
II. Rövid válasz és hozzáillő feladatok.
|
AZ 1-BEN. Az ezüst-nitrát és a nátrium-hidroxid közötti reakció teljes és redukált ionos egyenletében szereplő összes együttható összege... |
Írjuk fel a reakcióegyenletet: 2AgNO 3 +2NaOH→Ag 2O↓+ 2NaNO 3 +H 2 O Teljes ionos egyenlet: 2Ag + +2NO 3 - +2Na + +2OH - →Ag 2 O↓+ 2Na + +2NO 3 - +H 2 O Rövidített ionegyenlet: 2Ag + +2OH - →Ag 2O↓+H2O A helyes válasz: 20 |
|
AT 2. Írjon fel egy teljes ionegyenletet 1 mol kálium-hidroxid és 1 mol alumínium-hidroxid kölcsönhatására! Adja meg az egyenletben szereplő ionok számát! |
KOH + Al(OH) 3 ↓→ K Teljes ionos egyenlet: K + +OH - + Al(OH) 3 ↓ → K + + - Helyes válasz: 4 ion. |
|
AT 3. Párosítsa a só nevét a hidrolízishez való viszonyával: A) ammónium-acetát 1. nem hidrolizál B) bárium-szulfid 2. kationnal B) ammónium-szulfid 3. anion által D) nátrium-karbonát 4. kationnal és anionnal |
A kérdés megválaszolásához elemezni kell, hogy ezek a sók milyen erősségű bázissal és savval keletkeznek. Helyes válasz A4 B3 C4 D3 |
|
AT 4. Egy mól nátrium-szulfát oldata 6,02-et tartalmaznátriumionok. Számítsa ki a só disszociációs fokát! |
Írjuk fel a nátrium-szulfát elektrolitikus disszociációjának egyenletét: Na 2 SO 4 ↔ 2Na + + SO 4 2- 0,5 mol nátrium-szulfát ionokra bomlott. |
|
5-kor. Párosítsa a reagenseket a rövidített ionegyenletekkel: 1. Ca(OH) 2 +HCl → A)NH 4 + +OH - →NH 3 +H 2 O 2. NH 4 Cl + NaOH → B) Al 3+ + OH - → Al(OH) 3 ↓ 3. AlCl 3 +KOH → B) H + +OH - →H 2 O 4. BaCl 2 +Na 2 SO 4 → D) Ba 2+ +SO 4 2- → BaSO 4 ↓ Helyes válasz: B1 A2 B3 D4 |
|
|
6-KOR. Írja fel a rövidítettnek megfelelő teljes ionegyenletet: VAL VELO 3 2- +2 H + → CO 2 + H 2 O. Adja meg az együtthatók összegét a molekuláris és a teljes ionegyenletben! |
Minden oldható karbonátot és bármilyen oldható erős savat kell bevennie. Molekuláris: Na 2CO 3 + 2HCl → CO 2 + H 2 O + 2 NaCl; Teljes ionos: 2Na + +CO 3 2- +2H + +2Cl- → CO 2 +H 2O +2Na + +2Cl-; |
III.Feladatok részletes válaszokkal
|
Kérdés |
(1887) elektrolitok vizes oldatainak tulajdonságainak magyarázatára. Ezt követően sok tudós fejlesztette ki az atom szerkezetének és a kémiai kötéseknek a tana alapján. Ennek az elméletnek a modern tartalma a következő három rendelkezésre redukálható:
A konyhasó kristály feloldásának sémája. Nátrium- és klórionok oldatban.
1. Az elektrolitok vízben oldva disszociálnak (lebomlanak) - pozitív és negatív töltésű - ionokra. (Az „ion” görögül „vándorlást” jelent. Az oldatban az ionok véletlenszerűen mozognak különböző irányokba.)
2. Befolyás alatt elektromos áram Az ionok irányított mozgást nyernek: a pozitív töltésűek a katód felé, a negatív töltésűek az anód felé mozognak. Ezért az előbbieket kationoknak, az utóbbiakat anionoknak nevezik. Az ionok irányított mozgása az ellentétes töltésű elektródáik vonzása következtében jön létre.
3. A disszociáció visszafordítható folyamat. Ez azt jelenti, hogy olyan egyensúlyi állapot lép fel, amelyben ahány molekula ionokra bomlik (disszociáció), annyi molekula jön létre újra ionokból (asszociáció). Ezért az elektrolitikus disszociáció egyenleteiben az egyenlőségjel helyett a reverzibilitási jelet használjuk.
Például:
KA ↔ K + + A − ,
ahol KA egy elektrolit molekula, K + egy kation, A − egy anion.
A kémiai kötés tana segít megválaszolni azt a kérdést, hogy miért disszociálnak az elektrolitok ionokká. Az ionos kötésekkel rendelkező anyagok disszociálnak a legkönnyebben, mivel ezek már ionokból állnak (lásd: Kémiai kötés). Amikor feloldódnak, a vízdipólusok a pozitív és negatív ionok köré orientálódnak. A víz ionjai és dipólusai között kölcsönös vonzóerők jönnek létre. Ennek eredményeként az ionok közötti kötés gyengül, és az ionok a kristályból az oldatba kerülnek. Hasonlóan disszociálnak azok az elektrolitok, amelyek molekulái a kovalens poláris kötés típusának megfelelően alakulnak ki. A poláris molekulák disszociációja lehet teljes vagy részleges - mindez a kötések polaritásának mértékétől függ. Mindkét esetben (ionos és poláris kötéssel rendelkező vegyületek disszociációja során) hidratált ionok keletkeznek, vagyis kémiailag vízmolekulákhoz kötődő ionok.
Az elektrolitikus disszociáció ezen nézetének alapítója I. A. Kablukov tiszteletbeli akadémikus volt. Ellentétben az Arrhenius-elmélettel, amely nem vette figyelembe az oldott anyag és az oldószer kölcsönhatását, I. A. Kablukov D. I. Mengyelejev oldatok kémiai elméletét alkalmazta az elektrolitikus disszociáció magyarázatára. Megmutatta, hogy a feloszlás megtörténik kémiai reakció vízzel feloldott anyagot, ami hidrátok képződéséhez vezet, majd ezek ionokká disszociálnak. I. A. Kablukov úgy vélte, hogy a vizes oldat csak hidratált ionokat tartalmaz. Jelenleg ez az elképzelés általánosan elfogadott. Tehát az ionhidratáció a disszociáció fő oka. Más, nem vizes elektrolit oldatokban kémiai kötés az oldott anyag részecskéi (molekulái, ionjai) és az oldószer részecskéi között szolvatációnak nevezzük.
A hidratált ionok állandó és változó számú vízmolekulával rendelkeznek. Egy állandó összetételű hidrát H + hidrogénionokat képez, amelyek egy molekula vizet tartalmaznak - ez egy hidratált proton H + (H 2 O). A tudományos irodalomban általában a H 3 O + (vagy OH 3 +) képlettel jelölik, és hidroniumionnak nevezik.
Mivel az elektrolitikus disszociáció reverzibilis folyamat, az elektrolitok oldatában az ionjaikkal együtt molekulák is vannak. Ezért az elektrolitoldatokat a disszociáció mértéke jellemzi (a görög a betűvel jelölve). A disszociáció mértéke az ionokra szétesett molekulák számának n aránya az oldott molekulák teljes számához N:
Az elektrolit disszociáció mértékét kísérleti úton határozzuk meg, és egység törtrészében vagy százalékban fejezzük ki. Ha α = 0, akkor nincs disszociáció, ha pedig α = 1, vagy 100%, akkor az elektrolit teljesen ionokra bomlik. A különböző elektrolitok disszociációs foka eltérő. Az oldat hígításával növekszik, azonos nevű ionok hozzáadásával (az elektrolit ionokkal megegyező) pedig csökken.
Az elektrolit ionokká történő disszociációs képességének jellemzésére azonban a disszociáció mértéke nem túl kényelmes érték, mivel... az elektrolit koncentrációjától függ. Több általános jellemző a K disszociációs állandó. Könnyen levezethető, ha a tömeghatás törvényét alkalmazzuk az elektrolit disszociációs egyensúlyára (1):
K = () / ,
ahol KA az elektrolit egyensúlyi koncentrációja, és az ionjainak egyensúlyi koncentrációja (lásd: Kémiai egyensúly). K nem függ a koncentrációtól. Ez az elektrolit természetétől, az oldószertől és a hőmérséklettől függ. Gyenge elektrolitoknál minél nagyobb K (disszociációs állandó), minél erősebb az elektrolit, annál több ion van az oldatban.
Az erős elektrolitoknak nincs disszociációs állandója. Formálisan kiszámolhatók, de a koncentráció változásával nem lesznek állandóak.
Elektrolitikus disszociáció- ez egy anyag (amely egy elektrolit) rendszerint vízben bomlási folyamata szabadon mozgó ionokra.
A vizes oldatokban lévő savak képesek disszociálni pozitív töltésű hidrogénionokká (H+) és negatív töltésű savas maradékokká (például Cl -, SO 4 2-, NO 3 -). Az előbbieket kationoknak, az utóbbiakat anionoknak nevezik. Valamennyi sav oldatának savanykás íze a hidrogénionoknak köszönhető.
A vízmolekulák polárisak. Negatív töltésű pólusaikkal a sav hidrogénatomjait vonzzák, míg más vízmolekulák pozitív töltésű pólusaikkal vonzzák a savas maradékokat. Ha egy savmolekulában a hidrogén és a savas maradék közötti kötés nem elég erős, akkor az megszakad, miközben a hidrogénatom elektronja a savas maradéknál marad.
Erős savak oldatában szinte minden molekula ionokká disszociál. Gyenge savakban a disszociáció gyengébb, és ezzel együtt is megtörténik fordított folyamat- asszociáció - amikor a savas maradék és a hidrogén ionjai kötést alkotnak, és ismét elektromosan semleges savmolekula keletkezik. Ezért a disszociációs egyenletekben az erős savakra gyakran egyenlőségjelet vagy egyirányú nyilat, a gyenge savakra pedig többirányú nyilakat használnak, ezzel hangsúlyozva, hogy a folyamat mindkét irányban megy.
Az erős elektrolitok közé tartozik a sósav (HCl), a kénsav (H 2 SO 4), a salétromsav (HNO 3) stb. A gyenge elektrolitok közé tartozik a foszforsav (H 3 PO 4), a salétromos (HNO 2), a szilícium (H 2 SiO 3) és a stb.
Egy egybázisú savmolekula (HCl, HNO 3, HNO 2 stb.) csak egy hidrogénionra és egy savmaradék ionra tud disszociálni. Így disszociációjuk mindig egy lépésben megy végbe.
A többbázisú savak (H 2 SO 4, H 3 PO 4 stb.) molekulái több szakaszban disszociálhatnak. Először egy hidrogéniont választanak le róluk, és egy hidrogén-aniont (például HS04-hidroszulfátiont) hagynak hátra. Ez a disszociáció első szakasza. Ezt követően a második hidrogéniont le lehet hasítani, csak savas maradékot (SO 4 2-) hagyva. Ez a disszociáció második szakasza.
Így az elektrolitikus disszociáció szakaszainak száma a sav bázikusságától (a benne lévő hidrogénatomok számától) függ.
A disszociáció legegyszerűbb módja az első lépés. Minden következő lépéssel a disszociáció csökken. Ennek az az oka, hogy egy semleges molekuláról könnyebb eltávolítani a pozitív töltésű hidrogéniont, mint a negatív töltésűből. Az első lépés után a megmaradt hidrogénionok erősebben vonzódnak a savas maradékhoz, mivel annak nagyobb a negatív töltése.
A savakkal analóg módon a bázisok is ionokká disszociálnak. Ebben az esetben fémkationok és hidroxid-anionok (OH -) képződnek. A bázismolekulák hidroxidcsoportjainak számától függően a disszociáció is több lépésben történhet.
A savak disszociációja során a kationok szerepét az hidrogénionok(H +), a savak disszociációja során más kationok nem képződnek:
HF ↔ H + + F - HNO 3 ↔ H + + NO 3 -
A hidrogénionok adják a savaknak jellegzetes tulajdonságaikat: savanyú íz, az indikátor vörös színe stb.
A savmolekuláról levált negatív ionok (anionok) alkotják savmaradék.
A savak disszociációjának egyik jellemzője a bázikusságuk - a disszociáció során képződő savmolekulában lévő hidrogénionok száma:
- egybázisú savak: HCl, HF, HNO 3;
- kétbázisú savak: H 2 SO 4, H 2 CO 3;
- hárombázisú savak: H3PO4.
A többbázisú savakban a hidrogénkationok eliminációja szakaszosan megy végbe: először egy hidrogéniont eliminálunk, majd egy másikat (harmadikat).
A kétbázisú sav fokozatos disszociációja:
H 2 SO 4 ↔ H + + HSO 4 - HSO 4 - ↔ H + + HSO 4 2-
Egy hárombázisú sav fokozatos disszociációja:
H 3 PO 4 ↔ H + + H 2 PO 4 - H 2 PO 4 - ↔ H + + HPO 4 2- HPO 4 2- ↔ H + + PO 4 3-
Többbázisú savak disszociációja során a disszociáció legmagasabb foka az első lépésben következik be. Például a foszforsav disszociációja során az első stádiumú disszociáció mértéke 27%; második - 0,15%; harmadik - 0,005%.
Bázis disszociáció
A bázisok disszociációja során az anionok szerepét a hidroxid ionok(OH -), a bázisok disszociációja során más anionok nem képződnek:
NaOH ↔ Na + + OH -
A bázis savasságát a bázis egy molekulájának disszociációja során keletkező hidroxidionok száma határozza meg:
- monosav bázisok - KOH, NaOH;
- disav bázisok - Ca(OH)2;
- trisav bázisok - Al(OH) 3.
A polisavbázisok, a savakkal analóg módon, szintén fokozatosan disszociálnak - minden szakaszban egy hidroxidion leszakad:
Egyes anyagok a körülményektől függően savként is működhetnek (a hidrogénkationok eliminálásával disszociálnak) és bázisként (disszociálnak a hidroxidionok eliminálásával). Az ilyen anyagokat ún amfoter(Lásd Sav-bázis reakciók).
A Zn(OH)2 disszociációja bázisként:
Zn(OH) 2 ↔ ZnOH + + OH - ZnOH + ↔ Zn 2+ + OH -
A Zn(OH)2 disszociációja savként:
Zn(OH)2 + 2H2O ↔ 2H + + 2-
A sók disszociációja
A sók vízben savas maradékok anionjaira és fémek (vagy más vegyületek) kationjaira disszociálnak.
A só disszociáció osztályozása:
- Normál (közepes) sókúgy nyerik, hogy a savban lévő összes hidrogénatomot fématomokkal egyidejűleg teljesen helyettesítik - ezek erős elektrolitok, teljesen disszociálnak a vízben fémkatoinok képződésével és egy savmaradékkal: NaNO 3, Fe 2 (SO 4) 3, K 3 PO 4.
- Savas sók összetételükben a fématomokon és egy savas maradékon kívül még egy (több) hidrogénatomot tartalmaznak - ezek fokozatosan disszociálnak fémkationok, a savas maradék anionjai és egy hidrogénkation képződésével: NaHCO 3, KH 2 PO 4 , NaH 2 PO 4.
- Bázikus sókösszetételükben a fématomokon és egy savas maradékon kívül további (több) hidroxilcsoportot tartalmaznak - fémkationok, a savas maradék anionjai és hidroxidion képződésével disszociálnak: (CuOH) 2 CO 3, Mg( OH)Cl.
- Kettős sók A savban lévő hidrogénatomokat különböző fémek atomjaival egyidejűleg helyettesítik: KAl(SO 4) 2.
- Vegyes sók több savas maradék fémkationjává és anionjaivá disszociálnak: CaClBr.
