Номер 1, страница 159 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

1. Докажите зависимость степени электролитической диссоциации от природы электролита на примере галогеноводородных кислот.

Решение

Степень электролитической диссоциации ($\alpha$) — это величина, которая показывает, какая доля молекул электролита распалась на ионы в растворе. Эта величина напрямую зависит от природы электролита, то есть от строения его молекул и типа химической связи в них. Рассмотрим эту зависимость на примере галогеноводородных кислот: плавиковой (фтороводородной) $HF$, соляной (хлороводородной) $HCl$, бромоводородной $HBr$ и иодоводородной $HI$.

Все эти вещества являются электролитами и в водных растворах диссоциируют по общей схеме:

$HX \rightleftharpoons H^+ + X^-$ (упрощенно)

где $X$ — атом галогена ($F, Cl, Br, I$). Сила кислоты, а следовательно, и ее степень диссоциации, определяется прочностью связи $H–X$. Чем слабее эта связь, тем легче она разрывается, тем больше молекул диссоциирует на ионы и тем сильнее кислота.

Рассмотрим ряд галогенов $F \rightarrow Cl \rightarrow Br \rightarrow I$. В этом направлении происходит:

• Увеличение радиуса атома галогена.
• Увеличение длины связи $H–X$.
• Уменьшение энергии (прочности) связи $H–X$.

Сравним свойства кислот в этом ряду:

• Плавиковая кислота ($HF$): Связь $H–F$ очень прочная из-за малого размера атома фтора и его высокой электроотрицательности. Для разрыва этой связи требуется значительная энергия. Поэтому в водном растворе $HF$ является слабой кислотой и слабым электролитом, ее степень диссоциации мала (например, $\alpha \approx 8,5\%$ для 0.1М раствора).
• Соляная кислота ($HCl$): Связь $H–Cl$ длиннее и слабее, чем связь $H–F$. Поэтому $HCl$ — сильная кислота и сильный электролит. В разбавленных растворах она диссоциирует практически полностью ($\alpha \rightarrow 100\%$).
• Бромоводородная кислота ($HBr$) и иодоводородная кислота ($HI$): Связи $H–Br$ и $H–I$ еще длиннее и слабее. Эти кислоты являются еще более сильными, чем соляная. Их степень диссоциации также стремится к 100%.

Таким образом, сила галогеноводородных кислот и их степень диссоциации увеличиваются в ряду:

$HF \ll HCl < HBr < HI$

Это изменение напрямую связано с изменением природы галогена в молекуле кислоты, а именно с уменьшением прочности связи $H–X$ при переходе от фтора к иоду.

Ответ: Зависимость степени электролитической диссоциации от природы электролита доказывается на примере ряда галогеноводородных кислот ($HF, HCl, HBr, HI$). В этом ряду при переходе от фтора к иоду увеличивается радиус атома галогена и длина связи $H–X$, что приводит к уменьшению ее прочности. Чем слабее связь, тем легче кислота диссоциирует на ионы ($H^+$ и $X^-$) в водном растворе. В результате плавиковая кислота $HF$ (с самой прочной связью) является слабым электролитом, а $HCl, HBr$ и $HI$ — сильными, причем их сила (и степень диссоциации) возрастает в последовательности $HCl < HBr < HI$. Это наглядно демонстрирует, что степень диссоциации определяется строением молекулы электролита.