В растворах электролитов

Электрическая проводимость и ЭДС

Разделы кафедрального задачника

по химической термодинамике)

Составитель: Беляев Б.А.

Г.


Концентрация и активность ионов

в растворах электролитов

В качестве основной концентрационной характеристики растворов электролитов используется моляльная концентрация m, или моляльность, показывающая какое количество вещества электролита содержится в 1 кг растворителя:

, (1.1)

где nB – количество вещества электролита, моль;

ms – масса растворителя, кг.

Для ненасыщенных растворов и неизотермических условий применение моляльной концентрации предпочтительнее использования молярной концентрации, поскольку моляльность не зависит от температуры и от изменения объема раствора.

Процессы диссоциации в растворах электролитов лучше учитываются при введении средней ионной моляльности m±, связь которой с моляльной концентрацией m электролита выражается уравнением:

, (1.2)

где n+ и n – количество катионов и количество анионов в формульной единице электролита соответственно; n = n+ + n – общее количество ионов в формульной единице электролита .

Важной характеристикой электролитов является ионная сила раствора I, связанная с концентрациями ионов следующей формулой:

, (1.3)

где mi – моляльность i-го иона в растворе, моль/кг растворителя;

zi – зарядовое число i-го иона, безразмерная величина.

Средняя ионная активность a± определяется по формуле:

, (1.4)

где g± – средний ионный моляльный коэффициент активности, безразмерная величина; – стандартная моляльность, = 1 моль/кг растворителя.

Общая активность a электролита связана со средней ионной активностью a± следующим соотношением:

, (1.5)

где n – общее количество ионов в формульной единице электролита.

Из определений а и a± следует, что обе эти величины безразмерные.


Задание 1

Для водного раствора сильного электролита по данным табл. 1 рассчитайте следующие величины:

1) ионную силу I на основе моляльности;

2) среднюю ионную моляльность m±;

3) среднюю ионную активность a±;

4) общую активность электролита a.

 

Таблица 1. Исходные данные к заданию 1.

№ вари- анта Электролит m, моль/кг воды № вари- анта Электролит m, моль/кг воды
CaCl2 1,0 Co(NO3)2 3,0
Ca(NO3)2 2,0 K3[Fe(CN)6] 1,0
KI 1,5 H2SO4 15,0
AlCl3 0,7 KOH 10,0
LaCl3 2,0 HCl 15,0
SnCl2 0,1 FeCl2 1,5
Na2SO4 0,4 MgCl2 3,0
UO2(ClO4)2 5,0 Pb(NO3)2 1,0
Al2(SO4)3 1,0 HClO4 16,0
NaH2PO4 1,0 LiCl 20,0
AgNO3 3,0 NaOH 20,0
NaF 0,8 NiSO4 2,0
Cr2(SO4)3 1,0 NH4NO3 20,0
ZnBr2 20,0 HNO3 3,0

 

 

Пример 1

Рассчитаем величины, указанные в задании 1, для водного раствора перхлората магния с моляльной концентрацией m = =3,0 моль/кг воды.

 

1) Запишем уравнение реакции электролитической диссоциации перхлората магния:

Mg(ClO4)2 = Mg2+ + 2ClO4

Примем, что при растворении в воде данное вещество диссоциирует на ионы нацело и необратимо, поскольку оно является сильным электролитом. Следовательно, концентрация ионов магния равна, а концентрация перхлорат-ионов вдвое больше аналитической концентрации перхлората магния: m(Mg2+) = m(Mg(ClO4)2) = m, m(ClO4) = 2∙m(Mg(ClO4)2) = 2m.

Таким образом, ионная сила I водного раствора тетра­оксо­хлората(VII) магния согласно формуле (1.3) будет выражаться так:

моль/кг воды.

2) Среднюю ионную моляльность m± вычислим по уравнению (1.2):

m±(Mg(ClO4)2) = 1,587×3,0 = 4,76 моль/кг воды.

3) Среднюю ионную активность a± рассчитаем по формуле (1.4), в которую подставим справочное значение среднего ионного моляльного коэффициента активности g± для перхлората магния:

g±(Mg(ClO4)2) = 9,19 [²Краткий справочник…², табл. 72, стр. 131].

a±(Mg(ClO4)2) = 9,19×4,76/1 = 43,76.

4) Общую активность a электролита найдем в соответствии с формулой (1.5):

а(Mg(ClO4)2) = (43,76)3 = 8,380×104.

 








Дата добавления: 2017-08-01; просмотров: 290;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.008 сек.