Решебник по химии 9 класс. Рудзитис ФГОС §7

Слабые и сильные электролиты. Степень диссоциации

Стр. 36

Вопросы

1. Сколько структурных единиц содержит 1 моль любого вещества?

1 моль любого вещества содержит 6,02 × 10²³ структурных единиц (атомов, молекул, ионов или других частиц). Это число называется числом Авогадро. Оно показывает, сколько частиц содержится в одном моле вещества, независимо от его природы — будь то газ, жидкость или твёрдое вещество. Например:

— 1 моль воды содержит 6,02 × 10²³ молекул H₂O,

— 1 моль натрия содержит 6,02 × 10²³ атомов Na,

— 1 моль ионов хлорида содержит 6,02 × 10²³ ионов Cl⁻.

Это число — основа молекулярной химии и используется при расчётах массы, количества вещества, объёма газа и других величин.

Стр. 38

Подумай, ответь, выполни

1. Что означает выражение: «Степень диссоциации уксусной кислоты в данном растворе равна 0,3»?

Выражение «Степень диссоциации уксусной кислоты в данном растворе равна 0,3» означает, что из общего числа молекул уксусной кислоты, находящихся в растворе, только 30 % (то есть 0,3 × 100 %) распались на ионы, а 70 % остались в недиссоциированном виде. Степень диссоциации обозначается греческой буквой α и вычисляется по формуле:

α = n / N,

где n — число диссоциированных молекул, N — общее число молекул в растворе. Если α = 0,3, значит, на каждую 1 моль уксусной кислоты 0,3 моль распадается на ионы, а 0,7 моль остаётся в виде молекул. Это показатель того, что уксусная кислота — слабый электролит.

2. Используя понятие «степень диссоциации», объясните смысл понятий «сильная кислота» и «слабая кислота».

Понятия «сильная кислота» и «слабая кислота» связаны со степенью диссоциации, то есть с тем, насколько полно кислота распадается на ионы в водном растворе.

Сильная кислота — это кислота, которая практически полностью диссоциирует в растворе, то есть её степень диссоциации α близка к 1 или 100 %. Примеры: (HCl, HNO₃, H₂SO₄).

Слабая кислота — это кислота, которая в растворе диссоциирует частично, с малой степенью (обычно α < 0,3 или менее 30 %). Пример: уксусная кислота (CH₃COOH), борная кислота.

Таким образом, сила кислоты зависит от её способности отдавать ионы водорода в растворе, и это определяется степенью диссоциации.

3. Приведите примеры сильных и слабых электролитов. Где на практике необходимо учитывать силу электролитов?

Примеры сильных электролитов:

— Соли: NaCl, KNO₃

— Кислоты: HCl, H₂SO₄, HNO₃

— Основания: NaOH, KOH

Примеры слабых электролитов:

— Кислоты: CH₃COOH (уксусная), H₂CO₃ (угольная)

— Основания: NH₄OH (гидроксид аммония), Al(OH)₃

Слабые электролиты частично распадаются на ионы в растворе.

Практическое значение:

Знание силы электролитов важно:

— в медицине при приготовлении физиологических растворов;

— в химической промышленности для выбора реагентов;

— в электрохимических установках (гальваника, электролиз);

— в быту — при использовании кислот и щелочей (например, чистящие средства).

4. Дан раствор слабого электролита. Как увеличить степень его диссоциации?

Чтобы увеличить степень диссоциации слабого электролита, необходимо изменить внешние условия, способствующие усилению распада молекул на ионы. Для этого:

— можно разбавить раствор, то есть увеличить количество воды. Разбавление снижает концентрацию ионов и, по принципу Ле Шателье, сдвигает равновесие в сторону диссоциации;

— можно повысить температуру, если диссоциация — эндотермический процесс (что характерно для большинства слабых электролитов);

— можно удалить образующиеся ионы из раствора, например, введением осадкообразующих веществ.

Таким образом, разбавление и нагревание чаще всего способствуют увеличению степени диссоциации слабого электролита.

Стр. 38

Тестовые задания

1. Среди перечисленных электролитов сильным электролитом является:

1. сульфат меди(II)

2. сероводородная кислота

3. фосфорная кислота

4. гидроксид цинка

Сильными электролитами называют вещества, которые полностью распадаются на ионы в водном растворе.

Среди предложенных веществ:

— Сульфат меди(II) (CuSO₄) — сильный электролит, хорошо растворяется в воде и полностью диссоциирует:

(CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄²⁻)

— Сероводородная кислота (H₂S) — слабый электролит

— Фосфорная кислота (H₃PO₄) — слабый электролит (многоосновная, диссоциирует ступенчато, неполностью)

— Гидроксид цинка (Zn(OH)₂) — плохо растворим, слабый электролит.

Правильный ответ: 1) сульфат меди(II).

2. При полной диссоциации 1 моль нитрата меди(II) в растворе образуется:

1. 3 моль катионов меди и 1 моль нитрат-ионов

2. 2 моль катионов меди и 3 моль нитрат-ионов

3. 1 моль катионов меди и 2 моль нитрат-ионов

4. 1 моль катионов меди и 3 моль нитрат-ионов

Формула нитрата меди(II): Cu(NO₃)₂.

При полной диссоциации:

(Cu(NO₃)₂ → Cu²⁺ + 2NO₃⁻)

Из 1 моля соли образуется:

— 1 моль ионов Cu²⁺

— 2 моль ионов NO₃⁻

Правильный ответ: 3) 1 моль катионов меди и 2 моль нитрат-ионов.

3. Выберите верную запись правой части уравнения диссоциации карбоната натрия.

1. = Na⁺ + CO₃²⁻

2. = Na⁺ + 2CO₃²⁻

3. = 2Na⁺ + CO₃²⁻

4. = 2Na⁺ + HCO₃⁻

Формула карбоната натрия — Na₂CO₃. При диссоциации:

(Na₂CO₃ → 2Na⁺ + CO₃²⁻)

Правильный ответ: 3) = 2Na⁺ + CO₃²⁻.

Стр. 38

С помощью Интернета

1. Используя Интернет и другие источники информации, ознакомьтесь с биографиями Ивана Алексеевича Каблукова и Владимира Александровича Кистяковского.

Иван Алексеевич Каблуков — выдающийся русский химик и физиолог

Иван Алексеевич Каблуков (1857–1942) — один из крупнейших представителей русской науки конца XIX — начала XX века, внёсший значительный вклад в развитие физико-химии, физиологической химии и гигиены питания. Его научные труды и педагогическая деятельность оказали большое влияние на формирование химической школы в России.

Каблуков родился 5 сентября 1857 года в селе Залесье Владимирской губернии в семье сельского священника. После окончания духовного училища и семинарии он поступил на естественное отделение физико-математического факультета Московского университета, где стал проявлять интерес к химии. Его учителями были такие известные химики, как Н. Д. Зелинский и В. В. Марковников.

С 1883 года Каблуков начал преподавательскую деятельность в Московском университете. Он быстро продвигался по карьерной лестнице: стал приват-доцентом, затем профессором, а впоследствии заведующим кафедрой физиологической химии. Одновременно он преподавал в Московской сельскохозяйственной академии, а также в Высших женских курсах.

Иван Алексеевич активно занимался научной работой. Его исследования касались широкого круга вопросов: от изучения электропроводности растворов до биохимии процессов обмена веществ. Он внёс весомый вклад в развитие теории растворов и электролитической диссоциации, объясняя с точки зрения химии процессы, происходящие в живом организме.

Одной из главных заслуг Каблукова стала популяризация физиологической химии в России как самостоятельной научной дисциплины. Он первым стал читать систематический курс по этому предмету и подготовил целую плеяду учеников. Каблуков считал, что химия должна служить медицине, сельскому хозяйству и народному здравоохранению. Он изучал состав и калорийность пищи, влияние пищевых веществ на организм, принципы рационального питания и вопросы пищевой гигиены. По сути, он стал одним из основоположников отечественной нутрициологии.

Кроме научной и преподавательской работы, Иван Алексеевич был активным популяризатором науки. Он публиковал статьи в журналах, выступал с лекциями, писал учебники и научно-популярные книги. В 1920-х и 1930-х годах он продолжал активно работать, несмотря на преклонный возраст. Его уважают как одного из тех, кто смог соединить фундаментальную науку с практическими потребностями общества.

Умер Иван Алексеевич Каблуков в 1942 году в Москве в возрасте 85 лет. Его имя навсегда осталось в истории русской науки как имя учёного, педагога и просветителя, посвятившего жизнь служению химии и здравоохранению.

Владимир Александрович Кистяковский — выдающийся русский физико-химик и организатор науки

Владимир Александрович Кистяковский (1865–1952) — известный русский и советский химик, учёный-экспериментатор, педагог и один из пионеров в области физико-химии. Его научная деятельность охватывает исследование химических равновесий, растворов, электролитической диссоциации, а также важные прикладные разработки в химической технологии. Он внёс огромный вклад в формирование физико-химического направления в российской науке и стал одним из тех, кто заложил основы современной теоретической химии в стране.

Кистяковский родился 11 января 1865 года в Киеве в семье юриста и общественного деятеля. Его отец, Александр Фёдорович Кистяковский, был профессором права, что повлияло на стремление Владимира к научной деятельности. Однако сам он выбрал путь естественных наук, в частности химии. Образование Владимир Александрович получил сначала в Киевском университете, а затем продолжил обучение в Германии, где работал в лабораториях крупнейших учёных своего времени.

Особенно большое влияние на его становление как химика оказало пребывание в Германии, где он познакомился с трудами и методами ведущих европейских физико-химиков. После возвращения в Россию Кистяковский начал преподавательскую и научную деятельность, став профессором и заведующим кафедрой химии. Он преподавал в различных вузах, включая Московский университет, Киевский университет и Московский высший технический училище.

Кистяковский уделял особое внимание физико-химическим аспектам химических процессов. Его научные исследования были связаны с теорией растворов, равновесием в химических системах, тепловыми эффектами реакций. Он активно развивал теорию электролитической диссоциации, подтверждая её экспериментально. В своих работах он подробно изучал влияние температуры, давления и концентрации на равновесие и скорость химических реакций, тем самым закладывая базу для химической термодинамики в России.

Огромное внимание Кистяковский уделял лабораторной подготовке студентов и развитию химического образования. Он создал учебники, лабораторные руководства, популяризировал физико-химический подход к обучению. Его лаборатория стала образцом организации научной и учебной работы, где работали и обучались многие будущие видные химики.

Кистяковский был не только выдающимся учёным, но и организатором науки. Он принимал участие в создании химических институтов, занимал руководящие должности в академических учреждениях, участвовал в научных съездах и международных конференциях. За свои заслуги он был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, а также получил множество наград и званий.

Он продолжал научную работу вплоть до последних лет жизни, несмотря на трудности и перемены, связанные с революцией, гражданской войной и последующими событиями в стране. Кистяковский остался верен научному делу и внёс вклад не только в развитие химии, но и в становление научной школы, которая жива и сегодня.

Умер Владимир Александрович Кистяковский в 1952 году в Москве. Его имя сохранилось в истории отечественной науки как имя выдающегося учёного, педагога и организатора, заложившего фундамент физико-химических исследований в России. Его научное наследие продолжает влиять на развитие химии, а его труды по-прежнему ценятся как в России, так и за рубежом.