Предмет: Химия
Раздел: Электролиты и ионные равновесия в растворах.
Задание:
Определить, какие из предложенных электролитов следует добавить в раствор муравьиной кислоты НСООН, чтобы увеличить концентрацию ионов.
Разбор задания:
Чтобы ответить на вопрос, нужно учесть, что муравьиная кислота (НСООН) является слабым электролитом, то есть в растворе она лишь частично диссоциирует на ионы по следующему уравнению:
НСООН ⇌ Н⁺ + HCOO⁻
Добавление различных электролитов может повлиять на это равновесие, согласно принципу Ле Шателье. При этом нужно рассмотреть, как каждый из предложенных веществ оказывает влияние на концентрацию ионов в растворе:
- HCl (соляная кислота):
HCl — это сильная кислота, которая полностью диссоциирует в воде на ионы:
HCl → H⁺ + Cl⁻.
Добавление HCl увеличит концентрацию ионов H⁺ в растворе.
Согласно принципу Ле Шателье, рост концентрации H⁺ сместит равновесие влево, что приведет к уменьшению диссоциации HCOOH.
Ионов H⁺ и HCOO⁻ будет меньше, а не больше. Поэтому этот вариант не подходит.
- NaOH (гидроксид натрия):
NaOH — сильное основание, которое полностью диссоцирует в воде на ионы:
NaOH → Na⁺ + OH⁻.
Добавление NaOH приведет к тому, что ионы OH⁻ будут реагировать с ионами H⁺, формируя воду (H⁺ + OH⁻ → H₂O).
Это вызовет снижение концентрации ионов H⁺, что сместит равновесие вправо (по уравнению диссоциации HCOOH), увеличивая как диссоциацию кислоты, так и образование дополнительных ионов H⁺ и HCOO⁻.
Это подходит для увеличения количества ионов.
- HCOONa (формиат натрия):
HCOONa диссоциирует в воде на ионы:
HCOONa → Na⁺ + HCOO⁻.
При добавлении HCOONa увеличится концентрация ионов HCOO⁻ в растворе.
Согласно принципу Ле Шателье, повышение концентрации ионов HCOO⁻ будет тормозить диссоциацию HCOOH
(так как равновесие сместится влево), что приведет к уменьшению количества ионов H⁺ и HCOO⁻, а не увеличению.
Поэтому этот вариант не подходит.
- NaCl (хлорид натрия):
NaCl диссоциирует в растворе на:
NaCl → Na⁺ + Cl⁻.
Однако Na⁺ и Cl⁻ не оказывают влияния на равновесие диссоциации муравьиной кислоты (это нейтральные ионы в данном контексте).
Их концентрация не повлияет на смещение равновесия. Этот вариант не повлияет на концентрацию ионов H⁺ и HCOO⁻.
- H₂O (вода):
Добавление воды разбавит раствор муравьиной кислоты, что изменит концентрацию всех ионов за счет разбавления,
но не приведет к увеличению концентрации ионов. Соответственно, добавление воды не подходит для увеличения концентрации ионов.
Ответ:
Концентрацию ионов увеличит добавление электролита NaOH (гидроксид натрия),
поскольку это основание будет реагировать с ионами H⁺, что сместит равновесие вправо,
способствуя диссоциации муравьиной кислоты и увеличению концентрации H⁺ и HCOO⁻.