Какие ионы содержатся в водных растворах
В уроке 9 «Ионы в водном растворе» из курса «Химия для чайников» рассмотрим растворение соли в воде, а также электролиз растворов и расплавов солей; познакомимся с законами Фарадея для электролиза и научимся находить продукты электролиза. Базой знаний для данного урока послужит материал из урока 8 «строение солей».
Растворение соли в воде
Из прошлого урока нам известно, что соли трудно расплавить и еще сложнее довести ее до кипения, однако, полярные жидкости, такие как вода, способны растворять соли без особых усилий, поскольку неполные положительные и отрицательные заряды на атомах полярных молекул воды в какой-то мере заменяют собой положительные и отрицательные ионы в кристаллической решетке соли. Другими словами, молекулы воды помогают разрушить кристалл соли.
Из рисунка видно, что происходит с положительными и отрицательными ионами при растворении в воде кристалла поваренной соли NaCl. Каждый ион Na+ окружается молекулами воды, которые обращены к нему отрицательно заряженными атомами кислорода. То же самое происходит с ионами Cl—, которые окружаются молекулами воды, обращенными к нему своими положительно заряженными атомами водорода. Ионы из кристалла соли оказываются гидратированными, а сам процесс присоединения молекул воды к ионам получил название — гидратация. Если в результате процесса гидратации устойчивость ионов, переходящих в раствор, становится больше их устойчивости в кристаллической решетке, то происходит растворение соли в воде. Хлорид натрия является отличным примером растворимой соли. И, наоборот, если энергия гидратации слишком мала, то кристалл является более устойчивой формой и не растворяется в воде. Примером таких нерастворимых солей является сульфат бария (BaSO4) и хлорид серебра (AgCl). Когда кристалл растворяется, он не просто распадается на ионы, а разъединяется на ионы молекулами жидкости, в которой происходит растворение. Неполярные жидкости (например, бензин С8H18) НЕ способны разъединять ионы в кристаллической решетке солей.
Электролиз растворов и расплавов солей
Металлы хорошо проводят ток — это знает каждый школьник. Электропроводность в металлах вызвана перемещением электронов в них, но ионы металла остаются неподвижными. Хотя кристаллы солей не проводят ток, зато растворы и расплавы солей это умеют и практикуют, так как анионы (отрицательные ионы) и катионы (положительные ионы) могут направленно перемещаться в противоположные направления, если приложить напряжение. Подвижность ионов соли оказывается еще большей, если она подверглась процессу гидратации.
Давным-давно английский ученый Майкл Фарадей расплавил соль (нагрев ее выше 801ºС), затем погрузил в расплав два электрода (катод и анод), а после взял и пропустил электрический ток через расплавленную соль. После этих манипуляций он обратил внимание что на электродах начали протекать химические реакции: ионы натрия начали мигрировать к катоду (где электроны поступают в расплав) и восстанавливаться там до металлического натрия
- Na+ + e— (с катода) → Na
Хлорид-ионы мигрируют в другом направлении-в сторону анода, отдают ему свои избыточные электроны и окисляются до газообразного хлора
- Cl— → ½Cl2 + e—
Все это можно изобразить с помощью полной реакции, которая представляет собой разделение NaCl на составляющие его элементы:
- Na+ + Cl— → Na + ½Cl2
Весь процесс получил название электролиз, что означает «разрыв на части при помощи электричества». Для электролиза не обязательно расплавлять соль, можно также использовать обычный водный раствор соли, ведь подвижность ионов оказывается еще большей, если соль подверглась процессу гидратации. Но тогда полная реакция будет выглядеть иначе, и на катоде будет выделяться не металлический натрий, а газообразный водород:
- Na+ + Cl— + H2O → Na+ + ½Cl2 + ½H2 + OH—
Надеюсь, что вам стало интересно, почему продуктом электролиза водного раствора является не Na (как это было в расплавленной соли), а ½H2. Объясняется просто: часть молекул H2O диссоциируют на ионы H+ и OH—. Поскольку ион H+ обладает большим сродством к электрону (то есть сильнее его притягивает), нежели ион Na+, то ионы H+ первыми достигают катода, где незамедлительно восстанавливают недостающий электрон и превращаются из иона в полноценный газ H2, а ионы Na+ так и остаются в растворе.
Вот вам плюшка с продуктами электролиза водного раствора солей, может пригодится — может нет, но лучше законспектируйте:
А Фарадей тем временем не сидел без дела, а наблюдал, проводил опыты, использовал другие электролиты, увеличивал-уменьшал заряд и опять наблюдал. В конце концов он заметил взаимосвязь между количеством подаваемого электричества и количеством получаемых веществ. Установленные им закономерности называются законы Фарадея для электролиза. Сформулируем их:
- Пропускание одного и того же электрического заряда через электролитическую ячейку всегда приводит к количественно одинаковому химическому превращению в данной реакции. Масса элемента, выделяемого на электроде, пропорциональна количеству заряда, пропущенному через электролитическую ячейку.
- Для выделения на электроде 1 моля вещества, которое в процессе электрохимической реакции приобретает или теряет 1 электрон, необходимо пропустить через ячейку 96485 кулонов (Кл) электричества. Если в реакции принимает участие N электронов, для выделения моля продукта необходимо N·96485 Кл электричества.
Количество электричества, равное 96485 Кл, получило название 1 фарадей и обозначается символом F. Законы Фарадея становятся очевидными, если принять во внимание, что 1 F — это просто заряд 1 моля электронов, т.е. 6,022 1023 электронов. Множитель 6,022-1023, позволяющий переходить от индивидуальных молекул к молям вещества, одновременно позволяет перейти и от 1 электронного заряда к 1 F электрического заряда. Разумеется, в свое время Фарадей ничего не знал ни о числе Авогадро, ни о заряде электрона. Однако из проведенных экспериментов он смог сделать вывод, что заряды на ионах кратны некоторой элементарной единице заряда, так что 96485 Кл электричества соответствуют 1 молю таких единиц. Термин электрон впервые появился в 1881 г.; его ввел английский физик Дж.Стоней для обозначения элементарной единицы ионного заряда. Применять термин «электрон» к реальной отрицательно заряженной частице начали спустя еще 10 лет.
1 пример. Запишите уравнения реакций, протекающих при пропускании электрического тока через расплавленную соль NaCl. Сколько граммов натрия и хлора выделится при пропускании 1 F электричества через электролитическую ячейку?
Решение: Уравнение реакции, протекающей на катоде: Na+ + е— → Na, а уравнение 1 анодной реакции: Сl— → Cl2 + е—. Когда через расплавленную соль NaCl проходит 1 моль электронов (1 F), каждый электрон восстанавливает 1 ион натрия, в результате чего образуется 1 моль атомов натрия. Следовательно, на катоде выделяется 22,990 г Na. На аноде происходит удаление 1 моля электронов от 1 моля хлорид-ионов, после чего остается 1 моль атомов хлора, которые попарно соединяются, образуя 1/2 моля молекул Сl2. Следовательно, масса газообразного хлора, выделяющегося на аноде, должна быть равна 35,453 г (что равно атомной массе Сl, или половине молекулярной массы Сl).
Пример 2. Сколько граммов металлического магния и газообразного хлора выделяется при пропускании 1 F электричества через электролитическую ячейку с расплавленным хлоридом магния, MgCl2?
Решение: На катоде происходит реакция Mg2+ + 2е— → Mg, а на аноде — реакция 2Сl— → Сl2 + 2е—. Поскольку для восстановления каждого иона Mg2+ необходимо 2 электрона, 1 моля электронов хватит только для восстановления половины моля ионов магния, таким образом на катоде должно выделиться 12,153 г магния. (Атомная масса магния равна 24,305 г/моль.) Как и в примере 1, на аноде окислится 1 моль ионов Сl— и выделится половина моля, т.е. 35,453 г, газообразного Сl2.
Пример 3. Основным промышленным способом получения металлического алюминия является электролиз расплавленных солей, содержащих ионы Аl3 +. Определите величину электрического заряда, в фарадеях и кулонах, который должен быть пропущен через расплав для получения 1 кг металла.
Решение: 1 кг алюминия содержит 1000 г / 26,98 г·моль-1 = 37,06 моля атомов. Поскольку на выделение каждого атома алюминия необходимо 3 электрона, на 37,06 моля атомов потребуется 3·37,06 = 111,2 моля электронов. Это количество электричества эквивалентно 111,2F, или 10 730 000 Кл.
Надеюсь урок 9 «Ионы в водном растворе» был познавательным и понятным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии. Если вопросов нет, то переходите к уроку 10 «Ионы в газе».
Источник
- Главная
- Вопросы & Ответы
- Вопрос 4747942
более месяца назад
Просмотров : 179
Ответов : 1
Лучший ответ:
Al(NO3)3 = Al(3+) + 3NO3(-)
Al2(SO4)3 = 2Al(3+) + 3SO4(2-)
HI = H(+) + I(-)
более месяца назад
Ваш ответ:
Комментарий должен быть минимум 20 символов
Чтобы получить баллы за ответ войди на сайт
Лучшее из галереи:
Другие вопросы:
Пожалуйста,помогите решить.Собрали 320 кг картофеля и 960 кг капусты.Картофеля получилось на 80 мешков меньше,чем капусты.Сколько было мешков картофеля и сколько капусты?
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 14
Ответов : 1
Помогите, кому не сложно, буду благодарна. Морфологический разбор: на деревянном столе, над самой высокой горой.
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 7
Ответов : 1
Как проверить букву и в слове биография
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 14
Ответов : 1
СРОЧНО Найти деепричастные обороты и одиночные деепричастичастия И темный лес, склоняясь, дремлет Под звуки песни соловья. Внимая песням, с берегами, Ласкаясь, шепчется река. И тихо слышится над нею Веселый шелест тростника.
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 5
Ответов : 1
Как люди могут донести своё мнение до власти
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 19
Ответов : 1
Источник
Константы нестойкости некоторых комплексных ионов в водных растворах при 25 °С [c.262]
Константа диссоциации комплексного соединения указывает на степень распада комплексного иона в водном растворе [c.87]
Теплоты растворения твердых веществ, в том числе ионных кристаллов, состоят из поглощаемой теплоты разрушения кристаллической решетки с удалением образовавшихся частиц на расстояния, отвечающие объему раствора, и выделяемой теплоты сольватации (в частном случае — гидратации ионов в водных растворах) молекулами растворителя. Каждый из этих эффектов достигает сотен и тысяч кДж/моль. Сумма их имеет порядок единиц и десятков кДж/моль. Знак суммарного теплового эффекта зависит от того, какое из двух слагаемых больше по абсолютному значению. Если растворяемое вещество в индивидуальном виде состоит из молекул, а в растворе диссоциирует на ионы (минеральные и органические кислоты и основания), то в теплоту растворения входит теплота диссоциации. [c.47]
Энтальпии образования ионов в водном растворе вычисляются исходя из условно принятой за нуль теплоты образования протона в растворе. Однако, учитывая, что все-таки величина стандартной энтальпии образования протона отличается от нуля, уравнение (161.1) можно переписать [c.452]
Для выяснения состояния определяемого иона в водном растворе, т.е. его гидролизуемости, склонности к полимеризации с изменением концентрации и pH раствора, привлекают обычно литературные данные. Кроме того, изучают спектр поглощения растворов определяемого иона. [c.481]
Вычислите теплоту нейтрализации при 298 К, используя данные таблицы стандартных термодинамических величин для ионов в водных растворах электролитов [М.]. [c.300]
T. e. произведение подвижности (a следовательно, и электропроводности) на коэффициент вязкости является величиной постоянной и, следовательно, температурный коэффициент подвижности должен быть равен величине, обратной температурному коэффициенту вязкости. Действительно, температурный коэффициент подвижности большинства ионов в водных растворах равен 2,3—2,5%, в то время как величина, обратная температурному коэффициенту вязкости воды, равна 2,43%. [c.438]
Ниже даны произведения растворимости различных модификаций сульфида никеля a-NiS 3-10-21, -N13 МО-26, N13 ЫО-2. Что произойдет, если в сосуд с водой поместить смесь всех трек модификаций сульфида никеля Вычислите концент- рации ионов в водном растворе после установления, равновесия. [c.113]
Здесь в скобках сокращенно указано физическое состояние каждого сорта частиц (тв.-твердое, водн.-гидратированный ион в водном растворе, г.-газ, ж.-жидкость). Уравнение (2-6) указывает, что твердый карбонат кальция реагирует в водном растворе с двумя гидратированными протонами (ионами водорода) с образованием гидратированных ионов кальция, газообразного диоксида углерода и жидкой воды. Хлорид-ионы остаются в результате реакции гидратированными в растворе, и поэтому их можно не указывать в уравнении. Уравнение (2-5), подобно другим полным уравнениям реакции, позволяет определить количество каждого из участвующих в реакции веществ, но ничего не говорит о молекулярном механизме реакции. Уравнение (2-6) дает лучшее описание происходящего на микроскопическом уровне, но менее удобно для подсчета количества веществ, участвующих в реакции. [c.73]
Активности водородных и гидроксильных ионов в водных растворах связаны соотношением [c.170]
Следующие сильные кислоты найдены в кислотном дожде. Для каждой напишите название и реакцию диссоциации (образования ионов) в водном растворе [c.427]
Сокращение (водн.) напоминает о том, что ионы гидратированы, однако на самом деле оно не обязательно, поскольку любой ион в водном растворе гидратирован, и поэтому в дальнейшем мы не будем указывать его. Однако следует всегда помнить, что в растворе имеются молекулы воды, окружающие каждый ион и помогающие ему удерживаться в растворе. [c.80]
В этом процессе вода непосредственно не является ни реагентом, ни продуктом, но она взаимодействует с ионами, удерживая их в растворе. Каждый ион в водном растворе гидратирован, т. е. окружен полярными молекулами воды, как показано на рис. 5-1,г. Если центральный ион несет положительный заряд (катион), молекулы воды ориентируются вокруг, повернувшись к нему отрицательно заряженными атомами кислорода если центральный ион несет отрицательный заряд (анион), молекуль воды сближаются с ним своими положительно заряженными атомами водорода. [c.209]
Ионы Н+ и 0Н , как и все прочие ионы, в водном растворе гидра тируются. Имеется много фактов, свидетельствующих о том, что ион водорода интенсивно взаимодействует с одной молекулой воды [c.271]
Ионы в водном растворе образуют гидратные комплексы [c.605]
Ионы Н и ОН , как и все прочие ионы, в водном растворе гидратируются. Гидратация иона водорода отличается от гидратации других ионов. Имеется много фактов, свидетельствующих о том, что ион водорода интенсивно взаимодействует с одной молекулой воды [c.234]
Некоторые степени окисления -элементов, проявляемые ими во вполне устойчивых кристаллических веществах, неизвестны или нехарактерны для ионов в водных растворах. Это обусловлено процессами диспропорционирования (например, для соединений Мп+ ) и, ири малых восстановлением Н2О до М2 (в частности, для Сг+ ). При контакте с воздухом возможно и окисление растворенных соедииеиий кислородом. [c.492]
В результате, если процесс перехода кристаллического цинка в состояние иона в водном растворе является экзотермическим (АЯ°29в = [c.23]
Вычислите ионное произведение воды К к = н+ Оон- при 298 К, используя данные таблицы стандартных термодинамических величин для ионов в водных растворах электролитов А(Зн,о = = — 237,25 кДж/моль. [c.300]
Вычислите произведение растворимости Са (ОН) при 298 К, использовав данные о термодинамических свойствах индивидуальных веществ и ионов в водных растворах. [c.307]
Поверхностно-активные вещества можно разделить на три основные группы анионоактивные, катионоактивные и неионогенные, Анионо- и катионоактивные вещества в водных растворах диссоциируют на ионы, неионогенные вещества ионов в водных растворах не образуют. [c.128]
Электрон 1ая поляризуемость ионо в водных растворах [c.385]
Одноатомные ионы в водных растворах [c.912]
Измерения, проводимые при номощи рН-метров, основаны на измерении концентрации водородных ионов в водном растворе. Измерительный электрод определяет разность pH в двух растворах — в промышленном потоке и в стандартном растворе. Эти приборы применяются как для управления, так и для контроля. [c.11]
В последнее время возрос интерес к неорганическим реакциям гидрирования, при которых происходит восстановление металлических ионов в водных растворах. Р еакции этого типа нашли важное применение в металлургии в качестве метода выделения металлов из растворов, полученных после выщелачивания [14, 15]. Проводилось кинетическое изучение процесса восстановления ионов N12+, Со2+, исГ и Все эти реакции оказались гетерогенными и протекающими в присутствии гидрирующих катализаторов обычного тина, а именно мелко раздробленного металлического никеля или кобальта. [c.196]
Диссоциацию кислоты на ионы характеризует константа диссоциации кислоты. Отрицательный логарифм константы диссоциации кислоты называется силой кислоты рКд. Чем меньше рКд, тем сильнее кислота диссоциирует на ионы. В водном растворе соляная кислота — сильный электролит (рКд = 0,4), а в этаноле — слабый электролит (рКд = 1,95). [c.421]
Ионы в водных растворах также совершают трансляционное движение по пустотам льдоподобного каркаса как вместе с ближайшими молекулами воды, так и без них. Активированные скачки без молекул воды, как правило, совершают ионы, дающие отрицательный вклад (NHt, К.+, С5+, С1 , 1 ), и, напротив, ионы, ослабляющие трансляционное движение (АР+, Mg2+, 2п2+, СО3 Р ), перемещаются вместе со связанной водой. Это важно учитывать при рассмотрении диффузионных процессов в скважине, оценке обменных реакций в буровых растворах и т. п. [c.26]
В непосредственной близости от активных центров днпольные молекулы воды ориентируются осями перпендикулярно к поверхпости активных центров. Поэтому молекулы воды, находящиеся под воздействием силового поля поверхности, можно сопоставить с молекулами, которые упорядочены воздействием ионов в водных растворах (рис, 11.15). [c.59]
Неионогенные ПАВ не образуют ионов в водных растворах и их растворимость в [c.186]
Для измерения активности указанных ионов в водных растворах применяют соответствующие стеклянные электроды, предварительно выдержанные в течение 8 ч в 0,1М растворе хлорида соответствующего щелочного металла или А ЫОз. Настройку рН-метра рН-121 проводят по стандартным растворам. [c.120]
Известны и многие другие тепловые эффекты теплоты полиморфных и агрегатных превращений (см. гл. IV), образования ионов в водных растворах, ионизации газов, разрыва связей и диссоциации молекул в газообразном состоянии, адсорбции и др. [c.50]
Вредное влияние меди, железа, никеля сказывается также, если они находятся в виде ионов в водном растворе, вследствие их катодного осаждения на алюминии. Поэтому в замкнутых полиметаллических системах, в которых циркулируют водные растворы, наблюдается усиление скорости коррозии алюминия и его сплавов, даже если они не находятся в электрическом контакте с элементами из меди. При определенных условиях они склонны к специфическим видам коррозионного разрушения — питтингу, межкристаллитной коррозии, растрескиванию, расслаиванию. Склонность алюминиевого сплава к питтипгообразованию определяется разностью между потенциалом активирования п.т и стационарным потенциалом E . Чем больше эта разность, тем больше стойкость сплава к питтингообразованию и меньше вероятность, что незначительные изменения условий эксплуатации (анодная поляризация сплава за счет неодинакового распределения кислорода, попадание окислителя и др.) выведут сплав из пассивного состояния. [c.55]
Стирн и Эйринг [8], исходя из модели переходного комплекса, попытались подсчитать значение для реакций, большинство из которых идет с участием ионов. Хотя во многих случаях получено очень хорошее согласие с опытом, для стадий, в которых происходит изменение общего числа зарядов, это следует рассматривать лишь как случайное наложение ошибок . Лейдлер [29] попытался предсказать для реакций, включающих общее изменение заряда ионов, путем использования эмпирической формулы для частичного молярного объема ионов в водных растворах. Этот метод приемлем как чисто качественный, количественно же он может давать расхождения в два раза. [c.442]
Экспериментальные данные показывают, что в концентрированной серной кислоте и в некоторых органических растворителях ион нитрония является эффективным нитрующим агентом. Однако маловероятна возможность образования нитроний-иона в водном растворе или в основных органических растворителях. Известно, что многие реакционноспособные соединения, как бензол, фенол и анилин, можно нитровать разбавленной азотной кислотой. Вероятно, в этих случаях нитрующим агентом является нитрацидиум-ион или молекулярная азотная кислота. Нерастворимость этих соединений в воднол растворе затрудняет изучение кинетики этих реакций. [c.563]
Произведение предельной подвижности иона (i/o, Vo) на вязкость т о растворителя почти не изменяется в широком диапазоне температур. Например, для ацетат-иона в водном растворе произведение V otio практически постоянно [c.438]
В течение ряда лет по данным, относящимся к 25,00 °С, основным был справочник Россини, Уагмана и др. выпущенный в 1952 г. Этот справочник состоит из двух частей. В первой дана сводка значений ДЯf, о, AЯf, 298, AGf, 298, 1 Д г. 298, и Ср. 298 для неорганических и простейших органических веществ, а также для многих ионов в водных растворах различной концентрации. Во второй части этого справочника приведены параметры различных фазовых переходов для тех же веществ. Они включают данные о температурах этих переходов, их тепловых эффектах, изменениях энтропии и изменениях теплоемкости. [c.75]
Амперометрическое титрование. – Хлорид-ион в водном растворе оттитровывается амперометрически стандартным раствором нитрата серебра, используя каломельный электрод в качестве электрода сравнения. Строится кривая зависимости диффузионного тока от количества добавленного раствора азотнокислого серебра конечная точка титрования определяется, как точка пересечения двух прямолинейных участков графика. [c.25]
Источник