Задание 13 Электролиты и неэлектролиты. Катионы и анионы.
Электролитическая диссоциация кислот, щелочей и солей(средних)
Электролиты – это вещества, растворы и расплавы которых проводят электрический ток.
Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля. Таким образом, в растворах или расплавах электролитов есть заряженные частицы. В растворах электролитов, как правило, электрическая проводимость обусловлена наличием ионов.
Ионы – это заряженные частицы (атомы или группы атомов). Разделяют положительно заряженные ионы (катионы) и отрицательно заряженные ионы (анионы).
Электролитическая диссоциация — это процесс распада электролита на ионы при его растворении или плавлении.
Разделяют вещества — электролиты и неэлектролиты. К неэлектролитам относятся вещества с прочной ковалентной неполярной связью (простые вещества), все оксиды (которые химически не взаимодействуют с водой), большинство органических веществ (кроме полярных соединений — карбоновых кислот, их солей, фенолов) — альдегиды, кетоны, углеводороды, углеводы.
К электролитам относят некоторые вещества с ковалентной полярной связью и вещества с ионной кристаллической решеткой.
Процесс электролитической диссоциации характеризуется величиной степени диссоциации молекул вещества:
Степень диссоциации — это отношение числа продиссоциировавших (распавшихся) молекул к общему числу молекул электролита. Т.е., какая доля молекул исходного вещества распадается в растворе или расплаве на ионы.
α=Nпродисс/Nисх, где:
Nпродисс — это число продиссоциировавших молекул,
Nисх — это исходное число молекул.
По степени диссоциации электролиты делят на делят на сильные и слабые.
Сильные электролиты (α≈1):
1. Все растворимые соли (в том числе соли органических кислот — ацетат калия CH3COOK, формиат натрия HCOONa и др.)
2. Сильные кислоты: HCl, HI, HBr, HNO3, H2SO4 (по первой ступени), HClO4 и др.;
3. Щелочи: NaOH, KOH, LiOH, RbOH, CsOH; Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2.
Сильные электролиты распадаются на ионы практически полностью в водных растворах, но только в ненасыщенных. В насыщенных растворах даже сильные электролиты могут распадаться только частично. Т.е. степень диссоциации сильных электролитов α приблизительно равна 1 только для ненасыщенных растворов веществ. В насыщенных или концентрированны растворах степень диссоциации сильных электролитов может быть меньше или равна 1: α≤1.
Слабые электролиты (α<1):
1. Слабые кислоты, в т.ч. органические;
2. Нерастворимые основания и гидроксид аммония NH4OH;
3. Нерастворимые и некоторые малорастворимые соли (в зависимости от растворимости).
Неэлектролиты:
1. Оксиды, не взаимодействующие с водой (взаимодействующие с водой оксиды при растворении в воде вступают в химическую реакцию с образованием гидроксидов);
2. Простые вещества;
3. Большинство органических веществ со слабополярными или неполярными связями (альдегиды, кетоны, углеводороды и т.д.).
Сильные электролиты диссоциируют полностью (в насыщенных растворах), в одну ступень, все молекулы распадаются на ионы, практически необратимо. Обратите внимание — при диссоциации в растворе образуются только устойчивые ионы.
Степень диссоциации сильных электролитов примерно равна 1. Например, при диссоциации фосфата натрия образуются ионы Na+ и PO43–:
Na3PO4 → 3Na+ +PO43-
NH4Cr(SO4)2 → NH4+ + Cr3+ + 2SO42–
Диссоциация слабых электролитов: многоосновных кислот и многокислотных оснований происходит ступенчато и обратимо. Т.е. при диссоциации слабых электролитов распадается на ионы только очень небольшая часть исходных частиц. Например, угольная кислота:
H2CO3 ↔ H+ + HCO3–
HCO3– ↔ H+ + CO32–
Гидроксид магния диссоциирует также в 2 ступени:
Mg(OH)2 ⇄ Mg(OH) + OH–
Mg(OH)+ ⇄ Mg2+ + OH–
Кислые соли диссоциируют также ступенчато, сначала разрываются ионные связи, затем — ковалентные полярные. Например, гидрокабонат калия и гидроксохлорид магния:
KHCO3 ⇄ K+ + HCO3– (α=1)
HCO3– ⇄ H+ + CO32– (α < 1)
Mg(OH)Cl ⇄ MgOH+ + Cl– (α=1)
MgOH+ ⇄ Mg2+ + OH– (α<< 1)
Степень диссоциации слабых электролитов намного меньше 1: α<<1.
Основные положения теории электролитической диссоциации, таким образом:
1. При растворении в воде электролиты диссоциируют (распадаются) на ионы.
2. Причина диссоциации электролиты в воде – это его гидратация, т.е. взаимодействие с молекулами воды и разрыв химической связи в нем.
3. Под действием внешнего электрического поля положительно заряженные ионы двигаюися к положительно заряженному электроду — катоду, их называют катионами. Отрицательно заряженные электроны двигаются к отрицательному электроду – аноду. Их называют анионами.
4. Электролитическая диссоциация происходит обратимо для слабых электролитов, и практически необратимо для сильных электролитов.
5. Электролиты могут в разной степени диссоциировать на ионы — в зависимости от внешних условий, концентрации и природы электролита.
6. Химические свойства ионов отличаются от свойств простых веществ. Химические свойства растворов электролитов определяются свойствами тех ионов, которые из него образуются при диссоциации.
Примеры.
1. При неполной диссоциации 1 моль соли общее количество положительных и отрицательных ионов в растворе составило 3,4 моль. Формула соли – а) K2S б) Ba(ClO3)2 в) NH4NO3 г) Fe(NO3)3
Решение: для начала определим силу электролитов. Это легко можно сделать по таблице растворимости. Все соли, приведенные в ответах — растворимые, т.е. сильные электролиты. Далее, запишем уравнения электролитической диссоциации и по уравнению определим максимально число ионов в каждом растворе:
а) K2S⇄ 2K+ + S2–, при полном распаде 1 моль соли образуется 3 моль ионов, больше 3 моль ионов не получится никак;
б) Ba(ClO3)2 ⇄ Ba2+ + 2ClO3–, опять при распаде 1 моль соли образуется 3 моль ионов, больше 3 моль ионов не образуется никак;
в) NH4NO3 ⇄ NH4++ NO3–, при распаде 1 моль нитрата аммония образуется 2 моль ионов максимально, больше 2 моль ионов не образуется никак;
г) Fe(NO3)3 ⇄ Fe3+ + 3NO3–, при полном распаде 1 моль нитрата железа (III) образуется 4 моль ионов. Следовательно, при неполном распаде 1 моль нитрата железа возможно образование меньшего числа ионов (неполный распад возможен в насыщенном растворе соли). Следовательно, вариант 4 нам подходит.
Ответ г).
2. Выберите два вещества, при диссоциации которых образуются ионы .
1) 2) 3) 4) 5)
Решение.Бромид-ионы образуются при диссоциации бромоводорода или растворимых бромидов, например, бромидов алюминия и натрия.
Ответ: 12.
3.
Выберите два вещества, при полной диссоциации 1 моль которых образуется 2 моль ионов.
1) 2) 3) 4) 5)
Решение.В азотной кислоте и бромиде натрия число катионов равно числу анионов, поэтому при диссоциации 1 моль этих веществ будет образовываться по 2 моль ионов.
Ответ: 15.
4. Выберите две пары веществ, каждое из которых является электролитом.
1) и 2) и
3) и 4) и
5) и
Решение.Электролитами называются вещества, растворы или расплавы которых проводят эл. ток. Это соли, кислоты (сильные) и щелочи. Чистая вода — хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована.
Ответ: 35.
5. Выберите две пары веществ, каждое из которых при диссоциации в водном растворе образует сульфат-анион.
1) и 2) и 3) и
4) и 5) и
Решение.Растворимые сульфаты и серная кислота отдают в раствор сульфат-анионы.
Ответ: 25.
6. Какие две записи соответствуют процессу электролитической диссоциации?
1) 2) 3)
4) 5)
Решение.Электролитическая диссоциация — процесс распада электролита на ионы при его растворении или плавлении.
Ответ: 25.
Задание 13
1.Наибольшее число анионов образуется при полной диссоциации 1 моль
1) фосфата калия
2) нитрата натрия
3) сульфата меди(II)
4) хлорида железа(III)
2. 2 моль анионов образуется при полной диссоциации 1 моль
1) сульфата железа(II) 2) карбоната натрия
3) хлорида кальция 4) силиката калия
3.Одинаковое количество катионов и анионов образуется при полной диссоциации
1)
2)
3)
4)
4.Электрический ток не проводит
1) расплав хлорида натрия
2) расплав оксида кремния
3) раствор азотной кислоты
4) раствор хлорида цинка
5.Электролитом не является
1)
2)
3)
4)
6.Электролитом не является
1)
2)
3)
4)
7.Электролитом не является
1)
2)
3)
4)
8.Электрический ток проводит
1) раствор хлороводорода
2) расплав серы
3) расплав оксида кремния
4) раствор глюкозы
9.В водном растворе полностью диссоциирует на ионы
1) азотная кислота 2) сероводород
3) глицерин 4) этиловый спирт
10.К анионам относится каждая из двух частиц:
1)
2)
3)
4)
11.Правая часть уравнения электролитической диссоциации сульфита калия:
1)
2)
3) 4)
12.Правая часть уравнения электролитической диссоциации нитрата железа(II):
1)
2)
3)
4)
13.Правая часть уравнения электролитической диссоциации хлорида железа(III):
1)
2)
3)
4)
14.К электролитам относится
1)
2)
3)
4)
15.К сильным электролитам не относится
1)
2)
3)
4)
16.Хлорид-ионы образуются при электролитической диссоциации
1)
2)
3)
4)
17.Электролитической диссоциации ортофосфорной кислоты по третьей ступени отвечает уравнение
1)
2)
3)
4)
18.Сульфид-ионы образуются при электролитической диссоциации
1)
2)
3)
4)
19.Сильным электролитом является
1) угольная кислота
2) сероводородная кислота
3) серная кислота
4) сахароза
20.Хлорид-ионы образуются при растворении в воде вещества, формула которого:
1)
2)
3) 4)
21.К сильным электролитам относится каждое из двух веществ
1) и
2) и
3) и
4) и
22.К слабым электролитам не относится
1)
2)
3)
4)
23.Правая часть уравнения диссоциации нитрата натрия:
1)
2)
3)
4)
24.Наибольшее количество положительных ионов образуется при диссоциации 1 моль
1) фосфата натрия 2) серной кислоты
3) нитрата железа(III) 4) сульфида калия
25.Наименьшее количество положительных ионов образуется при диссоциации 1 моль
1) азотной кислоты 2) карбоната натрия
3) сульфата алюминия 4) фосфата калия
26.Одинаковое число положительных и отрицательных ионов образуется при электролитической диссоциации
1) хлорида калия 2) хлорида бария
3) карбоната натрия 4) сульфата алюминия
27.Одинаковое число положительных и отрицательных ионов образуется при электролитической диссоциации
1) сульфата магния 2) сульфида калия
3) хлорида железа(II) 4) нитрата кальция
28.В растворе нитрата кальция находится 0,5 моль положительных ионов. Количество отрицательных ионов в этом растворе равно
1) 0,25 моль 2) 0,5 моль
3) 1 моль 4) 1,5 моль
29.В растворе сульфата аммония находится 0,6 моль положительных ионов. Количество отрицательных ионов в этом растворе равно
1) 0,2 моль 2) 0,3 моль
3) 0,6 моль 4) 1,2 моль
30.Одинаковое число молей катионов и анионов образуется при полной диссоциации в водном растворе 1 моль
1)
2)
3)
4)
31.Больше положительных ионов, чем отрицательных, образуется в водном растворе при диссоциации
1) гидроксида калия 2) хлорида бария
3) сульфата натрия 4) сульфата алюминия
32.Больше отрицательных ионов, чем положительных, образуется в водном растворе при диссоциации
1) азотной кислоты 2) фосфата калия
3) нитрата железа(III) 4) сульфата аммония
33.При диссоциации 1 моль вещества образовалось 4 моль ионов. Формула вещества:
1) 2) 3) 4)
34.При диссоциации 1 моль вещества образовалось 3 моль ионов. Формула вещества:
1) 2) 3) 4)
35.При диссоциации 1 моль соли в растворе образовалось 4 моль положительных и отрицательных ионов. Формула соли —
1)
2)
3)
4)
