Полное ионное уравнение диссоциации h2so4

Растворы электролитов

Электролиты

При растворении в воде некоторые вещества имеют способность проводить электрический ток.

Те соединения, водные растворы которых способны проводить электрический ток называются электролитами.

Электролиты проводят ток за счет так называемой ионной проводимости, которой обладают многие соединения с ионным строением (соли, кислоты, основания).

Вещества, имеющие сильнополярные связи, но в растворе при этом подвергаются неполной ионизации (например, хлорид ртути II) являются слабыми электролитами.

Многие органические соединения (углеводы, спирты), растворенные воде, не распадаются на ионы, а сохраняют свое молекулярное строение. Такие вещества электрический ток не проводят и называются неэлектролитами.

Приведем некоторые закономерности, руководствуясь которыми можно определить относятся вещества к сильным или слабым электролитам:

1. Кислоты. К сильным кислотам из наиболее распространенных относятся HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄. Все они являются сильными электролитами. Почти все остальные кислоты, в том числе и органические являются слабыми электролитами.
2. Основания. Наиболее распространенные сильные основания – гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов (исключая Be) относятся к сильным электролитам. Слабый электролит – NH₃.
3. Соли. Большинство распространенных солей – ионных соединений — сильные электролиты. Исключения составляют, в основном, соли тяжелых металлов.

Теория электролитической диссоциации

Электролиты, как сильные, так и слабые и даже очень сильно разбавленные не подчиняются закону Рауля и принципу Вант-Гоффа.

Имея способность к электропроводности, значения давления пара растворителя и температуры плавления растворов электролитов будут более низкими, а температуры кипения более высокими по сравнению с аналогичными значениями чистого растворителя. В 1887 г С. Аррениус, изучая эти отклонения, пришел к созданию теории электролитической диссоциации.

Электролитическая диссоциация предполагает, что молекулы электролита в растворе распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы, которые названы соответственно катионами и анионами.

Сущность теории электролитической диссоциации

1. В растворах электролиты распадаются на ионы, т.е. диссоциируют. Чем более разбавлен раствор электролита, тем больше его степень диссоциации.
2. Диссоциация — явление обратимое и равновесное.
3. Молекулы растворителя бесконечно слабо взаимодействуют (т.е. растворы близки к идеальным).

Степень диссоциации электролита зависит от:

• природы самого электролита
• природы растворителя
• концентрации электролита
• температуры.

Степень диссоциации

Степень диссоциации α, показывает какое число молекул n распалось на ионы, по сравнению с общим числом растворенных молекул N:

• Степень диссоциации равна 0 α = 0 означает, что диссоциация отсутствует.

• При полной диссоциации электролита степень диссоциации равна 1 α = 1.

С точки зрения степени диссоциации, по силе электролиты делятся на:

• сильные (α > 0,7),

• средней силы ( 0,3 > α > 0,7),

• слабые (α — + bB +

  K = [A — ] a ·[B + ] b /[A_a B_b]

  Для слабых электролитов концентрация каждого иона равна произведению степени диссоциации α на общую концентрацию электролита С.

  Таким образом, выражение для константы диссоциации можно преобразовать:

  K = α 2 C/(1-α)

  Для разбавленных растворов (1-α) =1, тогда

  K = α 2 C

  Отсюда нетрудно найти степень диссоциации

  α = (K/C) 1/2

  Ионно–молекулярные уравнения

  Как составить полное и сокращенное ионные уравнения

  Рассмотрим несколько примеров реакций, для которых составим молекулярное, полное и сокращенное ионное уравнения.

  1) Пример нейтрализации сильной кислоты сильным основанием

  1. Процесс представлен в виде молекулярного уравнения.

  HCl + NaOH = NaCl + HOH

  2. Представим процесс в виде полного ионного уравнения. Т.е. запишем в ионном виде все соединения — электролиты, которые в растворе полностью ионизированы.

  H + + Cl — +Na + + OH — = Na + + Cl — + HOH

  3. После «сокращения» одинаковых ионов в левой и правой частях уравнения получаем сокращенное ионное уравнение:

  H + + OH — = HOH

  Мы видим, что процесс нейтрализации сводится к соединению H + и OH — и образованию воды.

  При составлении ионных уравнений следует помнить, что в ионном виде записываются только сильные электролиты. Слабые электролиты, твердые вещества и газы записываются в их молекулярном виде.

  2) Пример реакции осаждения

  Смешаем водные растворы AgNO₃ и HI:

  Молекулярное уравнение	AgNO3 + HI →AgI↓ + HNO3
  Полное ионное уравнение	Ag + + NO3 — + H + + I — →AgI↓ + H + + NO3 —
  Сокращенное ионное уравнение	Ag + + I — →AgI↓

  Процесс осаждения сводится к взаимодействию только Ag + и I — и образованию нерастворимого в воде AgI.

  Чтобы узнать способно ли интересующее нас вещество растворяться в воде, необходимо воспользоваться таблицей растворимости кислот, солей и оснований в воде. В приведенной таблице также указан цвет образуемого осадка, сила кислот и оснований и способность анионов к гидролизу.

  

  Пример образования летучего соединения

  Рассмотрим третий тип реакций, в результате которой образуется летучее соединение. Это реакции взаимодействия карбонатов, сульфитов или сульфидов с кислотами. Например,

  Молекулярное уравнение	Na2SO3 + 2HI → 2NaI + SO2↑ + H2O
  Полное ионное уравнение	2Na + + SO3 2- + 2H + + 2I — → 2Na + + 2I — + SO2↑ + H2O
  Сокращенное ионное уравнение	SO3 2- + 2H + → SO2↑ + H2O

  Отсутствие взаимодействия между растворами веществ

  При смешении некоторых растворов ионных соединений, взаимодействия между ними может и не происходить, например

  Молекулярное уравнение	CaCl2 + 2NaI = 2NaCl +CaI2
  Полное ионное уравнение	Ca 2+ + Cl — + 2Na + + I — = 2Na + + Cl — + Ca 2+ + 2I —
  Сокращенное ионное уравнение	отсутствует

  Условия протекания реакции (химического превращения)

  Итак, подводя итог, отметим, что химические превращения наблюдаются в случаях, если соблюдается одно из следующих условий:

  • Образование неэлектролита. В качестве неэлектролита может выступать вода.
  • Образование осадка.
  • Выделение газа.
  • Образование слабого электролита, например уксусной кислоты.
  • Перенос одного или нескольких электронов. Это реализуется в окислительно – восстановительных реакциях.
  • Образование или разрыв одной или нескольких ковалентных связей.

  Электролитическая диссоциация

  Электролитической диссоциацией называют процесс, в ходе которого молекулы растворенного вещества распадаются на ионы в результате взаимодействия с растворителем (воды). Диссоциация является обратимым процессом.

  Диссоциация обуславливает ионную проводимость растворов электролитов. Чем больше молекул вещества распадается на ионы, тем лучше оно проводит электрический ток и является более сильным электролитом.

  В общем виде процесс электролитической диссоциации можно представить так:

  KA ⇄ K + (катион) + A — (анион)

  

  Замечу, что сила кислоты определяется способностью отщеплять протон. Чем легче кислота его отщепляет, тем она сильнее.

  У HF крайне затруднен процесс диссоциации из-за образования водородных связей между F (самым электроотрицательным элементом) одной молекулы и H другой молекулы.

  Ступени диссоциации

  Некоторые вещества диссоциируют на ионы не в одну стадию (как NaCl), а ступенчато. Это характерно для многоосновных кислот: H₂SO₄, H₃PO₄.

  Посмотрите на ступенчатую диссоциацию ортофосфорной кислоты:

  

  Важно заметить, что концентрация ионов на разных ступенях разная. На первых ступенях ионов всегда много, а до последних доходят не все молекулы. Поэтому в растворе ортофосфорной кислоты концентрация дигидрофосфат-анионов будет больше, чем фосфат-анионов.

  Для серной кислоты диссоциация будет выглядеть так:

  

  Для средних солей диссоциация чаще всего происходит в одну ступень:

  Из одной молекулы ортофосфата натрия образовалось 4 иона.

  Из одной молекулы сульфата калия образовалось 3 иона.

  Электролиты и неэлектролиты

  Химические вещества отличаются друг от друга по способности проводить электрический ток. Исходя из этой способности, вещества делятся на электролиты и неэлектролиты.

  

  Электролиты — жидкие или твердые вещества, в которых присутствуют ионы, способные перемещаться и проводить электрический ток. Связи в их молекулах обычно ионные или ковалентные сильнополярные.

  К ним относятся соли, сильные кислоты и щелочи (растворимые основания).

  Степень диссоциации сильных электролитов составляет от 0,3 до 1, что означает 30-100% распад молекул, попавших в раствор, на ионы.

  

  Неэлектролиты — вещества недиссоциирующие в растворах на ионы. В молекулах эти веществ связи ковалентные неполярные или слабополярные.

  К неэлектролитам относятся многие органические вещества, слабые кислоты, нерастворимые в воде основания и гидроксид аммония.

  Степень их диссоциации до 0 до 0.3, то есть в растворе неэлектролита на ионы распадается до 30% молекул. Они плохо или вообще не проводят электрический ток.

  

  Молекулярное, полное и сокращенное ионные уравнения

  Молекулярное уравнение представляет собой запись реакции с использованием молекул. Это те уравнения, к которым мы привыкли и которыми наиболее часто пользуемся. Примеры молекулярных уравнений:

  

  Полные ионные уравнения записываются путем разложения молекул на ионы. Запомните, что нельзя раскладывать на ионы:

  • Слабые электролиты (в их числе вода)
  • Осадки
  • Газы

  

  Сокращенное ионное уравнение записывается путем сокращения одинаковых ионов из левой и правой части. Просто, как в математике — остается только то, что сократить нельзя.

  

  © Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022

  Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

  Блиц-опрос по теме Электролитическая диссоциация

  Диссоциация кислот, оснований, амфотерных гидроксидов и солей в водных растворах

  Кислоты — это электролиты, которые при диссоциации образуют только один вид катионов — катионы водорода Н + . Составим уравнение электролитической диссоциации сильных кислот: а) одноосновной азотной кислоты HNО₃ и б) двухосновной серной кислоты H₂SO₄:

  

  Число ступеней диссоциации зависит от основности слабой кислоты Н_х(Ас), где х — основность кислоты.

  Пример: Составим уравнения электролитической диссоциации слабой двухосновной угольной кислоты Н₂СО₃.

  Первая ступень диссоциации (отщепление одного иона водорода Н + ):

  

  Константа диссоциации по первой ступени:

  

  Вторая ступень диссоциации (отщепление иона водорода Н + от сложного иона НСО₃ — ):

  

  Растворы кислот имеют некоторые общие свойства, которые, согласно теории электролитической диссоциации, объясняются присутствием в их растворах гидратированных ионов водорода Н + (Н₃О + ).

  Основания — это электролиты, которые при диссоциации образуют только один вид анионов — гидроксид-ионы ОН — .

  Составим уравнение электролитической диссоциации однокислотного основания гидроксида калия КОН:

  Сильное двухкислотное основание Ca(OH)₂ диссоциирует так:

  

  Слабые многокислотные основания диссоциируют ступенчато. Число ступеней диссоциации определяется кислотностью слабого основания Ме(ОН)_у, где у — кислотность основания.

  Составим уравнения электролитической диссоциации слабого двухкислотного основания — гидроксида железа (II) Fe(OH)₂.

  Первая ступень диссоциации (отщепляется один гидроксид-ион ОН — ):

  

  

  Вторая ступень диссоциации (отщепляется гидроксид-ион ОН — от сложного катиона FeOH + ):

  

  Основания имеют некоторые общие свойства. Общие свойства оснований обусловлены присутствием гидроксид-ионов ОН — .

  Каждая ступень диссоциации слабых многоосновных кислот и слабых многокислотных оснований характеризуется определенной константой диссоциации: K₁, K₂, K₃, причем K₁ > K₂ > K₃. Это объясняется тем, что энергия, которая необходима для отрыва иона Н + или ОН — от нейтральной молекулы кислоты или основания, минимальна. При диссоциации по следующей ступени энергия увеличивается, потому что отрыв ионов происходит от противоположно заряженных частиц.

  Амфотерные гидроксиды могут реагировать и с кислотами, и с основаниями. Теория электролитической диссоциации объясняет двойственные свойства амфотерных гидроксидов.

  Амфотерные гидроксиды — это слабые электролиты, которые при диссоциации образуют одновременно катионы водорода Н + и гидроксид-анионы ОН — , т. е. диссоциируют по типу кислоты и по типу основания.

  К амфотерным гидроксидам относятся Ве(ОН)₂, Zn(OH)₂, Sn(OH)₂, Al(OH)₃, Cr(OH)₃ и другие. Амфотерным электролитом является также вода Н₂O.

  В амфотерных гидроксидах диссоциация по типу кислот и по типу оснований происходит потому, что прочность химических связей между атомами металла и кислорода (Ме—О) и между атомами кислорода и водорода (О—Н) почти одинаковая. Поэтому в водном растворе эти связи разрываются одновременно, и амфотерные гидроксиды при диссоциации образуют катионы Н + и анионы ОН — .

  Составим уравнение электролитической диссоциации гидроксида цинка Zn(OH)₂ без учета ее ступенчатого характера:

  

  Нормальные соли — сильные электролиты, образующие при диссоциации катионы металла и анионы кислотного остатка.

  Составим уравнения электролитической диссоциации нормальных солей: а) карбоната калия K₂CO₃, б) сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃:

  

  Кислые соли — сильные электролиты, диссоциирующие на катион металла и сложный анион, в состав которого входят атомы водорода и кислотный остаток.

  Составим уравнения электролитической диссоциации кислой соли гидрокарбоната натрия NaHCО₃.

  Сложный анион НСО₃ — (гидрокарбонат-ион) частично диссоциирует по уравнению:

  

  Основные соли — электролиты, которые при диссоциации образуют анионы кислотного остатка и сложные катионы состоящие из атомов металла и гидроксогрупп ОН — .

  Составим уравнение электролитической диссоциации основной соли Fe(OH)₂Cl — дигидроксохлорида железа (III):

  

  Сложный катион частично диссоциирует по уравнениям:

  

  Для обеих ступеней диссоциации Fe(OH)₂ + .

  
  

  источники:

  http://studarium.ru/article/159

  http://al-himik.ru/dissociacija-kislot-osnovanij-amfoternyh-gidroksidov-i-solej-v-vodnyh-rastvorah/