Teori om elektrolytisk dissociation. Teori om elektrolytisk dissociation A1

Emner for Unified State Examination-kodifikatoren:Elektrolytisk dissociation af elektrolytter i introduktionsopløsninger. Stærke og svage elektrolytter.

– Disse er stoffer, hvis opløsninger og smelter leder elektrisk strøm.

Elektrisk strøm er den ordnede bevægelse af ladede partikler under påvirkning af et elektrisk felt. Således indeholder opløsninger eller smelter af elektrolytter ladede partikler. I elektrolytopløsninger skyldes elektrisk ledningsevne som regel tilstedeværelsen af ​​ioner.

Ioner– disse er ladede partikler (atomer eller grupper af atomer). Adskil positivt ladede ioner ( kationer) og negativt ladede ioner ( anioner).

Elektrolytisk dissociation - Dette er processen med nedbrydning af en elektrolyt til ioner, når den opløses eller smelter.

Separate stoffer - elektrolytter Og ikke-elektrolytter. TIL ikke-elektrolytter omfatter stoffer med en stærk kovalent upolær binding (enkle stoffer), alle oxider (som er kemisk Ikke interagerer med vand), de fleste organiske stoffer (undtagen polære forbindelser - carboxylsyrer, deres salte, phenoler) - aldehyder, ketoner, kulbrinter, kulhydrater.

TIL elektrolytter omfatter nogle stoffer med en kovalent polær binding og stoffer med et ionisk krystalgitter.

Hvad er essensen af ​​processen med elektrolytisk dissociation?

Placer nogle natriumchloridkrystaller i et reagensglas og tilsæt vand. Efter nogen tid vil krystallerne opløses. Hvad skete der?
Natriumchlorid er et stof med et ionisk krystalgitter. NaCl krystal består af Na+ ioner og Cl - . I vand opløses denne krystal i strukturelle enheder - ioner. I dette tilfælde nedbrydes ioniske kemiske bindinger og nogle hydrogenbindinger mellem vandmolekyler. Na + og Cl - ionerne, der kommer ned i vandet, interagerer med vandmolekyler. I tilfælde af chloridioner kan vi tale om den elektrostatiske tiltrækning af dipole (polære) vandmolekyler til chloranionen, og i tilfælde af natriumkationer nærmer den sig donor-acceptor i naturen (når iltatomets elektronpar placeres i natriumionens ledige orbitaler). Omgivet af vandmolekyler bliver ionerne dækkethydreringsskal. Dissociationen af ​​natriumchlorid er beskrevet ved ligningen:

Når forbindelser med en kovalent polær binding opløses i vand, strækker vandmolekyler, der omgiver det polære molekyle, først bindingen i det, øger dets polaritet, og bryder det derefter til ioner, som er hydreret og jævnt fordelt i opløsningen. For eksempel dissocierer saltsyre til ioner sådan her: HCl = H + + Cl -.

Under smeltning, når krystallen opvarmes, begynder ionerne at gennemgå intense vibrationer i krystalgitterets noder, som et resultat af hvilke det ødelægges, og der dannes en smelte, som består af ioner.

Processen med elektrolytisk dissociation er karakteriseret ved graden af ​​dissociation af stoffets molekyler:

Grad af dissociation er forholdet mellem antallet af dissocierede (disintegrerede) molekyler og det samlede antal elektrolytmolekyler. Det vil sige, hvilken brøkdel af det oprindelige stofs molekyler, der desintegrerer til ioner i en opløsning eller smelte.

α=N prodiss /N ud, hvor:

N prodiss er antallet af dissocierede molekyler,

N ud er det oprindelige antal molekyler.

I henhold til graden af ​​dissociation opdeles elektrolytter i stærk Og svag.

Stærke elektrolytter (α≈1):

1. Alle opløselige salte (inklusive salte af organiske syrer - kaliumacetat CH 3 COOK, natriumformiat HCOONa osv.)

2. Stærke syrer: HCl, HI, HBr, HNO 3, H 2 SO 4 (i det første trin), HClO 4, etc.;

3. alkalier: NaOH, KOH, LiOH, RbOH, CsOH; Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2.

Stærke elektrolytter desintegreres til ioner næsten fuldstændigt i vandige opløsninger, men kun i. I opløsninger kan selv stærke elektrolytter kun delvis desintegreres. De der. graden af ​​dissociation af stærke elektrolytter α er omtrent lig med 1 kun for umættede opløsninger af stoffer. I mættede eller koncentrerede opløsninger kan dissociationsgraden af ​​stærke elektrolytter være mindre end eller lig med 1: α≤1.

Svage elektrolytter (α<1):

1. Svage syrer, inkl. økologisk;

2. Uopløselige baser og ammoniumhydroxid NH 4 OH;

3. Uopløselige og nogle lidt opløselige salte (afhængig af opløselighed).

Ikke-elektrolytter:

1. Oxider, der ikke interagerer med vand (oxider, der interagerer med vand, når de er opløst i vand, indgår i en kemisk reaktion for at danne hydroxider);

2. Simple stoffer;

3. De fleste organiske stoffer med svagt polære eller upolære bindinger (aldehyder, ketoner, kulbrinter osv.).

Hvordan adskilles stoffer? I henhold til graden af ​​dissociation skelner de stærk Og svag elektrolytter.

Stærke elektrolytter adskilles fuldstændigt (i mættede opløsninger), i et trin desintegrerer alle molekyler til ioner, næsten irreversibelt. Bemærk venligst, at der kun dannes stabile ioner under dissociation i opløsning. De mest almindelige ioner kan findes i opløselighedstabellen - dit officielle snydeark til enhver eksamen. Graden af ​​dissociation af stærke elektrolytter er omtrent lig med 1. For eksempel under dissociationen af ​​natriumphosphat dannes Na + og PO 4 3– ioner:

Na 3 PO 4 → 3Na + + PO 4 3-

NH 4 Cr(SO 4) 2 → NH 4 + + Cr 3+ + 2SO 4 2–

Dissociation svage elektrolytter : polysyresyrer og polysyrebaser sker trinvist og reversibelt. De der. Under dissocieringen af ​​svage elektrolytter er det kun en meget lille del af de oprindelige partikler, der desintegrerer til ioner. For eksempel kulsyre:

H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 –

HCO 3 – ↔ H + + CO 3 2–

Magnesiumhydroxid dissocieres også i 2 trin:

Mg(OH) 2 ⇄ Mg(OH) + OH –

Mg(OH) + ⇄ Mg 2+ + OH –

Syresalte dissocierer også trinvist, ioniske bindinger brydes først, derefter polære kovalente bindinger. For eksempel kaliumhydrogencarbonat og magnesiumhydroxychlorid:

KHCO 3 ⇄ K + + HCO 3 – (α=1)

HCO 3 – ⇄ H + + CO 3 2– (α< 1)

Mg(OH)Cl ⇄ MgOH + + Cl – (α=1)

MgOH + ⇄ Mg 2+ + OH – (α<< 1)

Graden af ​​dissociation af svage elektrolytter er meget mindre end 1: α<<1.

De vigtigste bestemmelser i teorien om elektrolytisk dissociation er således:

1. Når elektrolytter opløses i vand, dissocieres (opdeles) til ioner.

2. Årsagen til dissocieringen af ​​elektrolytter i vand er dens hydrering, dvs. interaktion med vandmolekyler og brydning af kemiske bindinger i det.

3. Under påvirkning af et eksternt elektrisk felt bevæger positivt ladede ioner sig mod en positivt ladet elektrode - katoden; de kaldes kationer. Negativt ladede elektroner bevæger sig mod den negative elektrode - anoden. De kaldes anioner.

4. Elektrolytisk dissociation forekommer reversibelt for svage elektrolytter og praktisk talt irreversibelt for stærke elektrolytter.

5. Elektrolytter kan dissociere til ioner i varierende grad, afhængig af ydre forhold, koncentration og beskaffenhed af elektrolytten.

6. Ionernes kemiske egenskaber adskiller sig fra simple stoffers egenskaber. De kemiske egenskaber af elektrolytopløsninger bestemmes af egenskaberne af de ioner, der dannes af det under dissociation.

Eksempler.

1. Med ufuldstændig dissociation af 1 mol salt var det samlede antal positive og negative ioner i opløsningen 3,4 mol. Saltformel – a) K 2 S b) Ba(ClO 3) 2 c) NH 4 NO 3 d) Fe(NO 3) 3

Løsning: Lad os først bestemme styrken af ​​elektrolytter. Dette kan nemt gøres ved hjælp af opløselighedstabellen. Alle salte givet i svarene er opløselige, dvs. stærke elektrolytter. Dernæst nedskriver vi ligningerne for elektrolytisk dissociation og bruger ligningen til at bestemme det maksimale antal ioner i hver opløsning:

EN) K 2 S ⇄ 2K + + S 2– , ved fuldstændig nedbrydning af 1 mol salt dannes 3 mol ioner, mere end 3 mol ioner kan ikke opnås;

b) Ba(ClO 3) 2 ⇄ Ba 2+ + 2ClO 3 –, igen, under dekomponeringen af ​​1 mol salt dannes 3 mol ioner, mere end 3 mol ioner dannes ikke;

V) NH 4 NO 3 ⇄ NH 4 + + NO 3 –, under nedbrydningen af ​​1 mol ammoniumnitrat dannes højst 2 mol ioner, der dannes ikke mere end 2 mol ioner;

G) Fe(NO 3) 3 ⇄ Fe 3+ + 3NO 3 –, med fuldstændig nedbrydning af 1 mol jern(III)nitrat dannes 4 mol ioner. Som følge heraf, med ufuldstændig nedbrydning af 1 mol jernnitrat, er dannelsen af ​​et mindre antal ioner mulig (ufuldstændig nedbrydning er mulig i en mættet saltopløsning). Derfor passer mulighed 4 os.

Elektrolytisk dissociation af NaCl.avi

Dissociation forekommer i opløsninger og smelter.
Opløselige syrer opløses i hydrogenioner og sure ioner.
Opløselige baser nedbrydes til positivt ladede metalioner og negativt ladede hydroxidioner.
Mellemstore salte dissociere til metalkationer og anioner af syrerester.
Syresalte nedbrydes til metal- og hydrogenkationer og anioner af syrerester.
Kationer er metalioner og hydrogen H + .
Anioner er ioner af sure rester og hydroxidioner OH – .
Ion ladning er numerisk lig med valensen af ​​ionen i en given forbindelse.
Brug opløselighedstabellen til at lave dissociationsligninger.
I en kemisk formel er summen af ​​ladningerne af positivt ladede ioner lig med summen af ​​ladningerne af negativt ladede ioner.

Udarbejdelse af syredissociationsligninger

(ved at bruge eksemplet med salpetersyre og svovlsyre)

Udarbejdelse af dissociationsligninger for alkalier
(opløselige baser)

(ved at bruge eksemplet med natrium- og bariumhydroxider)

Opløselige baser er hydroxider dannet af aktive metalioner:
monovalent: Li +, Na+, K+, Rb+, Cs+, Fr+;
divalent: Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+.

Udarbejdelse af saltdissociationsligninger

(ved at bruge eksemplet med aluminiumsulfat, bariumchlorid og kaliumbicarbonat)

Selvkontrolopgaver

1. Skriv dissociationsligningerne for følgende elektrolytter: zinknitrat, natriumcarbonat, calciumhydroxid, strontiumchlorid, lithiumsulfat, svovlsyre, kobber(II)chlorid, jern(III)sulfat, kaliumphosphat, hydrosulfid, calciumbromid, calcium hydroxychlorid, natriumnitrat, lithiumhydroxid.
2. Inddel stoffer i elektrolytter og ikke-elektrolytter: K 3 PO 4 , HNO 3 , Zn(OH) 2 , BaCl 2 , Al 2 O 3 , Cr 2 (SO 4) 3 , NO 2 , FeBr 3 , H 3 PO 4 , BaSO 4 , Cu(NO 3) 2 , O 2, Sr(OH) 2, NaHSO 4, CO 2, AlCl 3, ZnSO 4, KNO 3, KHS.
Navngiv elektrolytstofferne.
3. Lav formler for stoffer, der kan dannes af følgende ioner:

Navngiv stofferne og lav ligninger for deres dissociation.

Svar på opgaver til selvkontrol

2. Elektrolytter : K 3 PO 4 – kaliumphosphat, HNO 3 – salpetersyre, BaCl 2 – bariumchlorid, Cr 2 (SO 4) 3 – chrom(III)sulfat, FeBr 3 – jern(III)bromid, H 3 PO 4 – fosforsyre, Сu(NO 3) 2 – kobber(II) nitrat, Sr(OH) 2 – strontiumhydroxid, NaHSO 4 – natriumhydrogensulfat, AlCl 3 – aluminiumchlorid, ZnSO 4 – zinksulfat, KNO 3 – kaliumnitrat, KHS – kalium hydrosulfid, Zn(OH) 2 – zinkhydroxid, BaSO 4 – bariumsulfat.
Ikke-elektrolytter : Al 2 O 3, NO 2, O 2, CO 2.

3.
a) N 2S04, CaS04, NaMnO4, MgI2, Na2CrO4 osv.;
b) KC103, Ba(OH)2, AIPO4, H2C03, etc.;
c) H 2 S, CaCl 2, FeSO 4, Na 2 SO 4 osv.

I løbet af lektionen vil du være i stand til at teste din viden om emnet "Unified State Exam. Elektrolytisk dissociation af salte, syrer, alkalier. Ionbytningsreaktioner. Hydrolyse af salte." Du vil overveje at løse problemer fra Unified State Exam i gruppe A, B og C om forskellige emner: "Løsninger og deres koncentrationer", "Elektrolytisk dissociation", "Ionbytterreaktioner og hydrolyse". For at løse disse problemer skal du udover kendskab til de emner, der overvejes, også kunne bruge stoffernes opløselighedstabel, kende elektronbalancemetoden og have forståelse for reaktioners reversibilitet og irreversibilitet.

Emne: Opløsninger og deres koncentration, dispergerede systemer, elektrolytisk dissociation

Lektion: Unified State-eksamen. Elektrolytisk dissociation af salte, syrer, alkalier. Ionbytningsreaktioner. Hydrolyse af salte

jeg. Vælg en korrekt mulighed blandt 4 tilbudte.

Spørgsmål	En kommentar
A1. Stærke elektrolytter er:	Per definition er stærke elektrolytter stoffer, der fuldstændigt nedbrydes til ioner i en vandig opløsning. CO 2 og O 2 kan ikke være stærke elektrolytter. H 2 S er en svag elektrolyt. Det rigtige svar er 4.
A2. Stoffer, der kun dissocierer til metalioner og hydroxidioner er: 1. syrer 2. alkalier 4. amfotere hydroxider	Per definition kaldes en forbindelse, der, når den dissocieres i en vandig opløsning, kun producerer hydroxidanioner en base. Kun alkali og amfoterisk hydroxid passer til denne definition. Men spørgsmålet siger, at forbindelsen kun bør dissociere i metalkationer og hydroxidanioner. Amfotert hydroxid dissocieres trinvist, og derfor er hydroxometalioner i opløsning. Korrekt svar 2.
A3. Udvekslingsreaktionen sker til afslutning med dannelsen af ​​et vanduopløseligt stof mellem: 1. NaOH og MgCl2 2. NaCl og CuS04 3. CaCO 3 og HCl (opløsning)	For at svare skal du skrive disse ligninger og kigge i opløselighedstabellen for at se, om der er uopløselige stoffer blandt produkterne. Dette er i den første reaktion magnesiumhydroxid Mg(OH) 2 Korrekt svar 1.
A4. Summen af ​​alle koefficienter i fuld og reduceret ionform i reaktionen mellemFe(INGEN 3 ) 2 +2 NaOHer lig med:	Fe(NO 3) 2 +2NaOH Fe(OH) 2 ↓ +2Na NO 3 molekylær Fe 2+ +2NO 3 - +2Na+2OH - Fe(OH) 2 ↓ +2Na + +2 NO 3 - komplet ionligning, summen af ​​koefficienterne er 12 Fe 2+ + 2OH - Fe(OH) 2 ↓ forkortet ionisk, summen af ​​koefficienterne er 4 Det rigtige svar er 4.
A5. Den forkortede ioniske ligning for reaktionen H + +OH - →H 2 O svarer til interaktionen: 2. NaOH (PP) +HNO3 3. Cu(OH)2 + HCI 4. CuO + H2SO 4	Denne stenografiske ligning afspejler interaktionen mellem en stærk base og en stærk syre. Basen fås i version 2 og 3, men Cu(OH) 2 er en uopløselig base Korrekt svar 2.
A6. Ionbytterreaktionen fortsætter til afslutning, når opløsningerne er drænet: 1. natriumnitrat og kaliumsulfat 2. kaliumsulfat og saltsyre 3. calciumchlorid og sølvnitrat 4. natriumsulfat og kaliumchlorid	Lad os skrive, hvordan ionbytterreaktionerne mellem hvert stofpar skal foregå. NaNO3 +K2SO4 →Na2SO4 +KNO3 K2S04+HCl→H2S04+KCl CaCl2 +2AgNO3 → 2AgCl↓ + Ca(NO3)2 Na2SO4 + KCl → K2SO4 + NaCl Fra opløselighedstabellen ser vi, at AgCl↓ Korrekt svar 3.
A7. I en vandig opløsning dissocierer det trinvist:	Polybasiske syrer undergår trinvis dissociation i en vandig opløsning. Blandt disse stoffer er kun H2S en syre. Korrekt svar 3.
A8. Reaktionsligning CuCl 2 +2 KOH→ Cu(Åh) 2 ↓+2 KClsvarer til den forkortede ioniske ligning: 1. CuCl2 +2OH - →Cu2+ +2OH - +2Cl - 2. Cu2+ +KOH→Cu(OH)2↓+K+ 3. Cl - +K + →KCl 4. Cu2+ +2OH - →Cu(OH)2↓	Lad os skrive den komplette ioniske ligning: Cu 2+ +2Cl - +2K + +2OH - → Cu(OH) 2 ↓+2K + +2Cl - Ved at eliminere ubundne ioner får vi den forkortede ioniske ligning Сu 2+ +2OH - →Cu(OH) 2 ↓ Det rigtige svar er 4.
A9. Reaktionen er næsten fuldstændig: 1. Na2S04 + KCl→ 2. H2S04 + BaCl2 → 3. KNO3 + NaOH → 4. Na2S04 + CuCl2 →	Lad os skrive de hypotetiske ionbytterreaktioner: Na 2 SO 4 + KCl → K 2 SO 4 + Na Cl H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 ↓ + 2HCl KNO3 + NaOH → NaNO3 + KOH Na2S04 + CuCl2 → CuSO4 + 2NaCl Ifølge opløselighedstabellen ser vi BaSO 4 ↓ Korrekt svar 2.
A10. Løsningen har et neutralt miljø: 2. (NH 4) 2 SO 4	Kun vandige opløsninger af salte dannet af en stærk base og en stærk syre har et neutralt miljø. NaNO3 er et salt dannet af den stærke base NaOH og den stærke syre HNO3. Korrekt svar 1.
A11. Jordens surhedsgrad kan øges ved at indføre en opløsning:	Det er nødvendigt at bestemme, hvilket salt der vil give en sur reaktion til mediet. Det skal være et salt dannet af en stærk syre og en svag base. Dette er NH 4 NO 3. Korrekt svar 1.
A12. opstår ved opløsning i vand:	Kun salte dannet af en stærk base og en stærk syre undergår ikke hydrolyse. Alle ovenstående salte indeholder stærke syreanioner. Kun AlCl 3 indeholder en svag basekation. Det rigtige svar er 4.
A 13. Undergår ikke hydrolyse: 1. eddikesyre 2. ethyleddikesyre 3. stivelse	Hydrolyse er af stor betydning i organisk kemi. Estere, stivelse og protein undergår hydrolyse. Korrekt svar 1.
A14. Hvilket tal angiver et fragment af den molekylære ligning for en kemisk reaktion svarende til den multiple ioniske ligning C u 2+ +2 Åh - → Cu(Åh) 2 ↓? 1. Cu(OH)2 + HCI→ 2. CuCO3 + H2S04 → 3. CuO + HNO3 → 4. CuS04+KOH→	Ifølge den forkortede ligning følger det, at du skal tage enhver opløselig forbindelse, der indeholder en kobberion og en hydroxidion. Af alle de nævnte kobberforbindelser er kun CuSO 4 opløselig, og kun i den vandige reaktion er OH - . Det rigtige svar er 4.
A15.Hvornår hvilke stoffer interagerer, frigives svovloxid?: 1. Na2S03 og HCI 2. AgNO 3 og K 2 SO 4 3. BaCO 3 og HNO 3 4. Na2S og HCI	Den første reaktion producerer ustabil syre H 2 SO 3, som nedbrydes til vand og svovloxid (IV) Rigtigt svar1.

II. Kort svar og matchende opgaver.

I 1. Den samlede sum af alle koefficienter i den fulde og reducerede ioniske ligning for reaktionen mellem sølvnitrat og natriumhydroxid er...	Lad os skrive reaktionsligningen: 2AgNO3 +2NaOH→Ag2O↓+ 2NaNO3 +H2O Fuld ionisk ligning: 2Ag + +2NO3 - +2Na + +2OH - →Ag2O↓+ 2Na + +2NO3 - +H2O Forkortet ionligning: 2Ag + +2OH - →Ag2O↓+H2O Rigtigt svar: 20
AT 2. Skriv en komplet ionligning for vekselvirkningen mellem 1 mol kaliumhydroxid og 1 mol aluminiumhydroxid. Angiv antallet af ioner i ligningen.	KOH + Al(OH)3 ↓→ K Fuld ionisk ligning: K + +OH - + Al(OH) 3 ↓ → K + + - Rigtigt svar: 4 ioner.
AT 3. Match navnet på saltet med dets forhold til hydrolyse: A) ammoniumacetat 1. hydrolyserer ikke B) bariumsulfid 2. ved kation B) ammoniumsulfid 3. ved anion D) natriumcarbonat 4. ved kation og anion	For at besvare spørgsmålet skal du analysere, hvilken styrke af base og syre disse salte dannes med. Korrekt svar A4 B3 C4 D3
AT 4. En opløsning af et mol natriumsulfat indeholder 6,02natriumioner. Beregn graden af ​​dissociation af saltet.	Lad os skrive ligningen for den elektrolytiske dissociation af natriumsulfat: Na 2 SO 4 ↔ 2Na + + SO 4 2- 0,5 mol natriumsulfat desintegrerede til ioner.
AT 5. Match reagenserne med de forkortede ioniske ligninger: 1. Ca(OH)2 +HCl → A)NH4 + +OH - →NH3 +H2O 2. NH 4 Cl + NaOH → B) Al 3+ + OH - → Al(OH) 3 ↓ 3. AlCl3 + KOH → B) H + + OH - → H2O 4. BaCl 2 + Na 2 SO 4 → D) Ba 2+ + SO 4 2- → BaSO 4 ↓ Rigtigt svar: B1 A2 B3 D4
AT 6. Skriv den komplette ioniske ligning svarende til den forkortede: MEDO 3 2- +2 H + → CO 2 + H 2 O. Angiv summen af ​​koefficienterne i de molekylære og totale ioniske ligninger.	Du skal tage ethvert opløseligt carbonat og enhver opløselig stærk syre. Molekylær: Na2CO3 +2HCl → CO2 +H2O +2NaCl; Summen af ​​koefficienterne er 7 Fuld ionisk: 2Na++CO32-+2H++2Cl-→ CO2+H2O+2Na++2Cl-; Summen af ​​koefficienterne er 13

III.Opgaver med detaljerede svar

Spørgsmål