Номер 8, страница 59 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

*8. В одном литре воды растворили 7 моль фтороводорода HF. Полученный раствор содержит 0,07 моль ионов водорода. Определите степень диссоциации фтороводорода (в процентах). Какой это электролит — сильный или слабый? Сравните полученный ответ с ответом задачи из текста параграфа. Подумайте, почему при увеличении концентрации электролита степень диссоциации уменьшается.

Определите степень диссоциации фтороводорода (в процентах). Дано:

Объем воды $V(H_2O) = 1 \text{ л}$

Исходное количество вещества фтороводорода $n_{общ}(HF) = 7 \text{ моль}$

Количество вещества ионов водорода в растворе $n(H^+) = 0,07 \text{ моль}$

Найти:

Степень диссоциации фтороводорода $\alpha(HF)$ - ?

Решение:

Степень диссоциации $\alpha$ — это отношение числа молей электролита, распавшихся на ионы ($n_{дисс}$), к общему числу молей растворенного электролита ($n_{общ}$).

Формула для расчета степени диссоциации:

$\alpha = \frac{n_{дисс}}{n_{общ}}$

Фтороводород диссоциирует в воде по следующему уравнению:

$HF \rightleftharpoons H^+ + F^-$

Из уравнения реакции видно, что при диссоциации одной молекулы HF образуется один ион водорода $H^+$. Следовательно, количество молей продиссоциировавшего фтороводорода равно количеству молей образовавшихся ионов водорода.

$n_{дисс}(HF) = n(H^+) = 0,07 \text{ моль}$

Теперь мы можем рассчитать степень диссоциации:

$\alpha = \frac{0,07 \text{ моль}}{7 \text{ моль}} = 0,01$

Чтобы выразить степень диссоциации в процентах, умножим полученное значение на 100%:

$\alpha (\%) = 0,01 \times 100\% = 1\%$

Ответ: Степень диссоциации фтороводорода в данном растворе составляет 1%.

Какой это электролит — сильный или слабый?

Электролиты принято классифицировать по степени их диссоциации ($\alpha$). Если $\alpha > 30\%$, электролит считается сильным. Если $\alpha < 3\%$, электролит считается слабым. В данном случае степень диссоциации фтороводорода равна 1%, что значительно меньше 3%.

Ответ: В данных условиях фтороводород является слабым электролитом.

Сравните полученный ответ с ответом задачи из текста параграфа.

Без доступа к тексту параграфа точное сравнение невозможно. Однако, как правило, в учебниках для плавиковой кислоты (раствора HF) приводятся примеры для более разбавленных растворов. Например, в 0,1 М растворе HF степень диссоциации составляет около 8-9%. Полученное нами значение (1%) значительно ниже, так как концентрация раствора в задаче очень высока (7 моль/л). Это наблюдение согласуется с общим правилом, обсуждаемым в следующем пункте.

Ответ: Полученная степень диссоциации (1%) значительно ниже, чем типичные значения для более разбавленных растворов HF, что обусловлено высокой концентрацией электролита.

Подумайте, почему при увеличении концентрации электролита степень диссоциации уменьшается.

Уменьшение степени диссоциации с ростом концентрации для слабых электролитов объясняется принципом Ле Шателье. Рассмотрим равновесие диссоциации:

$HF \rightleftharpoons H^+ + F^-$

Увеличение общей концентрации HF в растворе приводит к увеличению концентраций всех частиц, включая ионы $H^+$ и $F^-$. Согласно принципу Ле Шателье, система будет стремиться противодействовать этому изменению. Для этого равновесие смещается в сторону, где количество частиц уменьшается, то есть влево, в сторону образования недиссоциированных молекул HF. Смещение равновесия влево означает, что доля продиссоциировавших молекул (степень диссоциации) уменьшается.

Этот закон количественно описывается законом разбавления Оствальда: $\alpha = \sqrt{\frac{K_a}{C}}$, где $K_a$ — константа диссоциации, а $C$ — молярная концентрация. Из формулы видно, что с увеличением концентрации $C$ степень диссоциации $\alpha$ уменьшается.

Ответ: При увеличении концентрации электролита равновесие его диссоциации смещается в сторону исходного вещества (влево), что приводит к уменьшению доли диссоциированных молекул, то есть к уменьшению степени диссоциации.