reakcje w wodnych roztworach elektrolitów + przykładowe zad.pdf
(
494 KB
)
Pobierz
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">
Powtórzenie materiału do sprawdzianu - reakcje w roztworach wodnych
elektrolitów
I. Dysocjacja elektrolityczna jonowa
1. Definicje
Dysocjacja jonowa (elektrolityczna)
- rozpad elektrolitów na jony (kationy
i aniony) pod wpływem rozpuszczalników polarnych (np. wody)
Elektrolit
- substancje, które po rozpuszczeniu w rozpuszczalniku polarnym
(np. woda) lub w stanie stopionym przewodzą prąd elektryczny (jony są
nośnikami ładunków elektrycznych)
Elektrolitami są związki jonowe lub o budowie polarnej
Sole,
Kwasy,
Kwasy tlenowe
Wodne roztwory wodorków kwasowych - kwasy beztlenowe,
Wodorotlenki,
Niektóre związki organiczne: kwasy karboksylowe i ich sole,
hydroksykwasy i ich sole, aminokwasy, aminy
Nieelektrolit
- związki, które nie ulegają dysocjacji jonowych
Nieelektrolity - większość związków nieorganicznych, tlenki i wodorki
niereagujące z wodą
Suma ładunków dodatnich na kationach po dysocjacji w danym roztworze jest
równa sumie ładunków ujemnych na anionach.
2. Kwasy, zasady oraz sole wg Arrheniusa
Kwasy
- elektrolity, które ulegają częściowej lub całkowitej dysocjacji na kationy
wodorowe i aniony reszty kwasowej:
H
2
O
H
n
R ↔ nH
+
+ R
n-
Zasady
- wodorotlenki, które ulegają częściowej lub całkowitej dysocjacji
na kationy metalu i aniony wodorotlenowe (wodorotlenkowe) - wyjątek stanowi
woda amoniakalna, w przypadku której do roztworu przechodzi kation
amonowy NH
4
+
H
2
O
Me(OH)
m
↔ Me
m+
+ mOH
-
Sole
- elektrolity, które dysocjują częściowo lub całkowicie na kationy metalu
(wyjątek NH
4
+
) i aniony reszty kwasowej - warunkiem dysocjacji całkowitej soli
jest dobra rozpuszczalność w wodzie.
H
2
O
Me
n
R
m
↔ n Me
m+
mR
n-
Uwaga:
kwasy wieloprotonowe (wielowodorowe) oraz zasady
wielowodorotlenowe ulegają dysocjacji stopniowo (wieloetapowo).
1
Przykłady:
dysocjacja kwasów
Kwas
Równanie dysocjacji - uproszczone
Nazwa systematyczna anionu
H
2
O
HCl ↔ H
+
+ Cl
-
HCl
chlorkowy
HNO
3
H
2
O
HNO
3
↔ H
+
+ NO
3
-
azotanowy(V)
H
2
O
HNO
2
↔ H
+
+ NO
2
-
HNO
2
azotanowy(III)
H
2
O
I etap: H
3
BO
3
↔ H
+
+ H
2
BO
3
-
H
2
O
II etap: H
2
BO
3
-
↔ H
+
+ HBO
3
2-
H
2
O
III etap:
HBO
3
2-
↔ H
+
+ BO
3
3-
H
3
BO
3
dwuwodoroortoborowy(III)
wodoroortoborowy(III)
ortoborowy(III)
Sumarycznie:
H
2
O
H
3
BO
3
↔ 3H
+
+ BO
3
3-
UWAGA: postać kationu wodorowego H
+
w roztworze wodnym nie istnieje,
w rzeczywistości równanie dysocjacji ma postać: HCl + H
2
O ↔ H
3
O
+
+ Cl
-
,
w roztworze istnieje kation oksoniowy (hydroniowy) H
3
O
+
dysocjacja zasad
Zasada Równanie dysocjacji
Nazwa systematyczna kationu
H
2
O
KOH ↔ K
+
+ OH
-
KOH
wapniowy
NH
3
+ H
2
O ↔ NH
4
+
+ OH
-
NH
3
amonowy
Sr(OH)
2
H
2
O
I etap: Sr(OH)
2
↔ SrOH
+
+ OH
-
H
2
O
II etap:
SrOH
+
↔ Sr
2+
+ OH
-
wodorotlenowostrontowy
(hydroksostrontowy)
strontowy
Sumarycznie:
H
2
O
Sr(OH)
2
↔ Sr
2+
+ 2OH
-
dysocjacja soli
Sól
Równanie dysocjacji
Nazwa jonów
H
2
O
NaBr ↔ Na
+
+ Br
-
NaBr
sodowy + bromkowy
H
2
O
FeCl
3
↔ Fe
3+
+ 3Cl
-
FeCl
3
żelazowy(III) + chlorkowy
K
3
PO
4
H
2
O
K
3
PO
4
↔3K
+
+ PO
4
3-
potasowy +
ortofosforowy(V)
CaHPO
4
H
2
O
CaHPO
4
↔ Ca
2
+ + HPO
4
2-
wapniowy + wodoro-
ortofosfoaranowy(V)
H
2
O
Ca(HCO
3
)
2
↔ Ca
2+
+ 2HCO
3
-
Ca(HCO
3
)
2
Wapniowy +
wodoroweglanowy
H
2
O
[Cu(HO)]
2
CO
3
↔ 2CuOH
+
+ CO
3
2-
[Cu(HO)]
2
CO
3
hydroksomiedziowy(II) +
węglanowy(IV)
2
3. Przykładowe zadania
Zad.1. Zapisz równania dysocjacji jonowej dla następujących cząsteczek związków
chemicznych w roztworze wodnym:
a) H
2
SO
3
,
b) H
2
S,
c) KI,
d) Ba(OH)
2
,
e) ZnCl
2
,
f) LiOH,
g) Al(NO
3
)
3
, h) KMnO
4
,
i) K
2
[Zn(OH)
4
],
j) K
2
NH
4
PO
4
Rozwiązanie:
H
2
O H
2
O
a) H
2
SO
3
,↔ H
+
+ HSO
3
-
; HSO
3
-
↔ H
+
+ SO
3
2-
;
H
2
O H
2
O
b) H
2
S ↔ H
+
+ HS
-
;
HS
-
↔ H
+
+ S
2-
;
H
2
O
c) KI ↔ K
+
+ I
-
;
H
2
O H
2
O
d) Ba(OH)
2
↔ BaOH
+
+ OH
-
;
BaOH
+
↔ Ba
2+
+ OH
-
;
H
2
O
e) ZnCl
2
↔ Zn
2+
+ 2Cl
-
;
H
2
O
f) LiOH ↔ Li
+
+ OH
-
;
H
2
O
g) Al(NO
3
)
3
↔ Al
3+
+ 3NO
3
-
;
H
2
O
h) KMnO
4
↔ K
+
+ MnO
4
-
H
2
O
i) K
2
[Zn(OH)
4
] ↔ 2K
+
+ [Zn(OH)
4
]
2-
H
2
O
j) K
2
NH
4
PO4 ↔ 2K
+
+ NH
4
+
+ PO
4
3-
.
Zad.2. Zapisz równania dysocjacji jonowej następujących cząsteczek związków
chemicznych w stanie stopionym:
a) KOH;
b) CaCl
2
,
c) BaO,
d) Mn(OH)
2
;
e) KMnO
4
;
f) KClO
4
;
g) HgO
h) LiH
Rozwiązanie:
T
a) KOH ↔ K
+
+ OH
-
T
b) CaCl
2
↔ Ca
2+
+ 2Cl
-
T
c) BaO ↔ Ba
2+
+ O
2-
;
T
d) Mn(OH)
2
↔ ulega rozkładowi
T
e) KMnO
4
↔ ulega rozkładowi
T
f) KClO
4
↔ ulega rozkładowi
T
g) HgO ↔ ulega rozkładowi
T
h) LiH ↔ Li
+
+ H
-
3
Zad.3. Kwas arsenowy(V) H
3
AsO
4
należy do kwasów (elektrolitów) bardzo słabych co
oznacza, że ulega częściowej dysocjacji w poszczególnych etapach, zapisz
równanie dysocjacji jonowej tego kwasu i uszereguj jony wg wzrastającego ich
stężenia w roztworze.
Rozwiązanie:
H
2
O
I etap: H
3
AsO
4
↔ H
+
+ H
2
AsO
4
-
(tylko część cząsteczek rozpada się na jony)
H
2
O
II etap: H
2
AsO
4
-
↔ H
+
+ HAsO
4
2-
(H
2
AsO
4
-
tylko część jonów rozpada sie dalej na jony)
H
2
O
III etap: HAsO
4
2-
↔ H
+
+ AsO
4
3-
(HAsO
4
2-
tylko część jonów rozpada sie dalej na jony)
Uszeregowanie wg wzrastającego stężenia jonów: AsO
4
3-
< HAsO
4
2-
< H
2
AsO
4
-
< H
+
II. Kwasy i zasady w teorii Brőnsteda - Lowry`ego (teoria protonowa)
Kwas - kwasem jest każdy związek chemiczny lub jon, który może oddać proton
(H
+
) - protonodawca - protonodonor
Zasada - zasadą jest każy związek chemiczny lub jon, który może przyjąć proton
(H
+
) - protonobiorca - protonoakceptor
Uwaga - w tej teorii kwas występuje ze sprzężoną z nim
zasadą
Przykład:
HBr + H
2
O ↔ H
3
O
+
+ Br
-
kwas
1
+ zasada
1
↔ kwas
2
+ zasada
2
Sprzężone para: HBr ↔ Br-
k
1
z
2
Sprzężone para: H
2
O ↔ H
3
O
+
z
1
k
2
NH
3
+ H
2
O ↔ NH
4
+
+ OH
-
zasada
1
+ kwas
1
↔ kwas
2
+ zasada
2
Sprzężona para: NH
3
↔ NH
4
+
z
1
k
2
Sprzężona para: H
2
O ↔ OH
-
k
1
z
2
Przykładowe zadania
Zad.4. Na podstawie poniższych równań reakcji chemicznych dla ich reagentów
przypisz charakter chemiczny (kwas lub zasada) oraz podaj wzory drobin
tworzących pary sprzężone oraz podziel reagenty wg. kryterium: jest tylko
kwasem, jest tylko zasadą, może być kwasem i zasadą.
a) CH
3
- NH
2
+ H
2
O ↔ CH
3
-NH
3
+
+ OH
-
b) H
2
S + H
2
O ↔ H
3
O
+
+ HS
-
c) HS
-
+ H
2
O ↔ H
3
O
+
+ S
2
-
4
Rozwiązanie:
a) CH
3
- NH
2
+ H
2
O ↔ CH
3
-NH
3
+
+ OH
-
zasada
1
kwas
1
kwas
2
zasada
2
Sprzężone pary: CH
3
- NH
2
i CH
3
-NH
3
+
oraz H
2
O i OH
-
b) H
2
S + H
2
O ↔ H
3
O
+
+ HS
-
kwas
1
zasada
1
kwas
2
zasada
2
Sprzężone pary: H
2
S i HS
-
oraz H
2
O i H
3
O
+
c) HS
-
+ H
2
O ↔ H
3
O
+
+ S
2-
kwas
1
zasada
1
kwas
1
zasada
2
Sprzężone pary: HS
-
i S
2-
oraz H
2
O i H
3
O
+
Podział drobin wg charakteru chemicznego
Wyłącznie kwas
Kwas lub zasada
Wyłącznie zasada
H
2
S
H
3
O
+
CH
3
-NH
3
+
H
2
O
HS
-
CH
3
- NH
2
OH
-
S
2-
III. Kwasy i zasady w teorii Lewisa - teoria elektronowa
Kwas
- atom, cząsteczka lub jon, który może przyjąć parę elektronową
i utworzyć wiązanie koordynacyjne:
Zasada
- atom, cząsteczka lub jon dysponująca wolną parą elektronową
H
+
+ H -
O
- H ↔ H
3
O
+
H - N - H + H
+
↔ NH
4
+
O =
S
+ O
SO
3
kwas zasada |
H O
zasada kwas zasada kwas
IV. Moc elektrolitu i stopień dysocjacji α
1. Moc elektrolitu
O mocy elektrolitu świadczy natężenie przepływającego prądu elektrycznego,
im większe natężenie prądu, tym większa moc elektrolitu, ponieważ w roztworze
znajduje się większe stężenie jonów, czyli po osiągnięciu stanu równowagi
po dysocjacji równowaga jest przesunięta w prawo - w stronę cząsteczek
zdysocjowanych.
Tab. 1.
Elektrolity mocne
Elektrolity średniej mocy
Elektrolity słabe
Sole rozpuszczalne w wodzie,
Kwasy: HCl, HBr, HI, HNO
3
,
H
2
SO
4
, HClO
4
,
wodorotlenki litowców
i berylowców z
wyjątkiem:
Be(OH)
2
i Mg(OH)
2
H
3
PO
4
Mg(OH)
2
H
2
CO
3
H
2
SO
3
HNO
2
H
2
S,
H-COOH
CH
3
-COOH
NH
3
·H
2
O
5
Plik z chomika:
uusia20
Inne pliki z tego folderu:
Klasyfikacja związków nieorganicznych - kompendium.pdf
(607 KB)
konfiguracja eletronowa + przykładowe zadania.pdf
(468 KB)
Kwasy i sole - zestawienie tabeleryczne.pdf
(251 KB)
kwasy i sole + przykładowe zadania.pdf
(239 KB)
Kwasy tlenowe - budowa.pdf
(290 KB)
Inne foldery tego chomika:
budowa atomu zadania
Chemia
organiczna
pazdro
podreczniki
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin