Перейти к содержанию
Educora
Средний30 мин62 / 68

Теория растворов электролитов

Почему одни растворы проводят ток и какие равновесия в них скрыты: сильные и слабые электролиты, диссоциация слабых кислот (Ka), диссоциация воды (Kw) и среда раствора, гидролиз солей, произведение растворимости Ksp, балансы зарядов и материальный баланс для сравнения концентраций ионов.

Проверь себя
В этом уроке ты узнаешь
  • Отличать сильные и слабые электролиты от неэлектролитов и записывать уравнения диссоциации (→ или ⇌, многоосновные кислоты по ступеням).
  • С помощью Ka, степени диссоциации и Kw находить c(H⁺), c(OH⁻) и pH слабых кислот и сравнивать сильные и слабые кислоты при одинаковой концентрации или одинаковом pH.
  • Предсказывать, кислая, щелочная или нейтральная среда у раствора соли, записывать уравнения гидролиза и объяснять влияние температуры, разбавления и добавленной кислоты.
  • С помощью Ksp решать, выпадет ли осадок, и записывать балансы зарядов, материальный и протонный, чтобы упорядочить концентрации ионов.

Чистая вода почти не проводит ток, но щепотка поваренной соли заставляет лампочку прибора ярко гореть, а столько же уксуса — лишь тускло светиться. Раствор соды (Na₂CO₃) окрашивает фенолфталеин в малиновый цвет, хотя в соли нет OH⁻, а «нерастворимый» хлорид серебра всегда чуть-чуть растворяется. Все три факта объясняет одна теория: в воде электролиты распадаются на ионы, а сколько ионов будет, решают несколько равновесий. Этот урок — о ней. Расчёты концентраций и pH сильных кислот, щелочей и их смесей — в уроке «Концентрация растворов и расчёты pH», ионные уравнения и качественные реакции — в уроке «Ионные реакции и качественные реакции на ионы».

Сильные и слабые электролиты; диссоциация слабых кислот

Определение
Электролит (电解质)

Соединение, которое проводит ток в водном растворе или в расплаве, потому что распадается на свободно движущиеся ионы, — диссоциирует (电离). Кислоты, основания, соли и оксиды металлов — электролиты. Сахар, этанол, CO₂, SO₂ и NH₃ — неэлектролиты: растворы CO₂, SO₂ и NH₃ проводят ток лишь потому, что эти газы образуют с водой электролиты H₂CO₃, H₂SO₃ и NH₃·H₂O. Простые вещества (Cu, Cl₂) и смеси (соляная кислота, рассол) не относятся ни к электролитам, ни к неэлектролитам.

Сильные электролиты диссоциируют полностью: сильные кислоты (HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄), щёлочи (NaOH, KOH, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂) и почти все соли — даже BaSO₄ и CaCO₃, ведь та малая часть, что растворилась, целиком распадается на ионы. Слабые электролиты диссоциируют лишь частично и обратимо: слабые кислоты (CH₃COOH, H₂CO₃, H₂SO₃, H₂S, HF, HClO), слабые основания (NH₃·H₂O, Fe(OH)₃, Cu(OH)₂) и вода. «Сильный» говорит о полноте диссоциации — не о растворимости и не об электропроводности раствора: проводимость зависит от концентрации и заряда свободных ионов.

ЭлектролитДиссоциация в водеЧто запомнить
Сильная кислотаH₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻одна стрелка «→»: полностью
СольAl₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻считай ионы: 1 моль соли даёт 5 моль ионов
Кислая соль сильной кислотыNaHSO₄ → Na⁺ + H⁺ + SO₄²⁻в расплаве: NaHSO₄ → Na⁺ + HSO₄⁻
Кислая соль слабой кислотыNaHCO₃ → Na⁺ + HCO₃⁻HCO₃⁻ на этой стадии не расщепляют на H⁺ и CO₃²⁻
Слабая кислотаCH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ + H⁺обратимо: «⇌»
Слабая многоосновная кислотаH₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻; HCO₃⁻ ⇌ H⁺ + CO₃²⁻по ступеням; первая ступень — главная
Слабое основаниеNH₃·H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻многокислотные слабые основания пишут в одну стадию: Fe(OH)₃ ⇌ Fe³⁺ + 3OH⁻
В воде NaHSO₄ записывают как полностью диссоциирующий (так принято в китайских учебниках и в CSCA); в расплаве рвётся только ионная связь между Na⁺ и HSO₄⁻.
Интерактив
Загрузка симуляции…
Ловушки: BaSO₄ нерастворим, но это сильный электролит; CH₃COONH₄ образован двумя слабыми «родителями», но как соль — сильный электролит; CO₂ и NH₃ — неэлектролиты, хотя их растворы проводят ток. C₁₂H₂₂O₁₁ — сахароза.
HA ⇌ H⁺ + A⁻ Ka = c(H⁺) · c(A⁻) / c(HA)α = n(продиссоциировавших) / n(общее) · 100% c(H⁺) = c · α ≈ √(Ka · c)HA ⇌ H⁺ + A⁻ Ka = c(H⁺) · c(A⁻) / c(HA)α = n(продиссоциировавших) / n(общее) · 100% c(H⁺) = c · α ≈ √(Ka · c)
где:
  • c(H⁺), c(A⁻), c(HA)равновесные молярные концентрации, моль/л
  • Kaконстанта диссоциации кислоты (电离常数): чем больше Ka, тем сильнее кислота; зависит только от температуры (для основания — Kb)
  • αстепень диссоциации (电离度): доля распавшихся на ионы молекул; меняется с концентрацией
  • cисходная концентрация кислоты, моль/л

Если α меньше примерно 5 %, c(HA) ≈ c, поэтому Ka ≈ cα² и c(H⁺) ≈ √(Ka · c). При 25 °C: Ka(HF) ≈ 6,3 · 10⁻⁴, Ka(CH₃COOH) ≈ 1,8 · 10⁻⁵, Ka₁(H₂CO₃) ≈ 4,5 · 10⁻⁷, Ka(HClO) ≈ 4 · 10⁻⁸, Ka₂(H₂CO₃) ≈ 4,7 · 10⁻¹¹ — сила кислот убывает в этом порядке.

Разобранные примеры: Ka и степень диссоциации

1) При 25 °C для 0,1 моль/л раствора слабой кислоты HA Ka = 1 · 10⁻⁵. Найди c(H⁺), pH и α.
2) В 0,01 моль/л растворе кислоты HB продиссоциировало 2 % молекул. Найди c(H⁺) и Ka.
3) У какого 0,1 моль/л раствора pH меньше: HF или CH₃COOH? (Значения Ka — под формулой выше.)

Показать решение
1) c(H⁺) ≈ √(Ka · c) = √(1 · 10⁻⁵ · 0,1) = √(1 · 10⁻⁶) = 1 · 10⁻³ моль/л, значит, pH = 3; α = 10⁻³ / 0,1 = 1 %.
2) c(H⁺) = cα = 0,01 · 0,02 = 2 · 10⁻⁴ моль/л; Ka ≈ cα² = 0,01 · (0,02)² = 4 · 10⁻⁶.
3) Ka(HF) ≈ 6,3 · 10⁻⁴ больше: HF диссоциирует сильнее, и в его растворе больше H⁺. pH меньше у HF, хотя обе кислоты слабые.
ИзменениеСмещениеαc(H⁺)Ka
Добавить воду (разбавить)→↑↓=
Нагреть→↑↑↑
Добавить твёрдый NaA (одноимённый ион A⁻)←↓↓=
Добавить немного HCl←↓↑=
Добавить твёрдый NaOH→↑↓=
Слабая кислота HA ⇌ H⁺ + A⁻, диссоциация которой идёт с поглощением теплоты (так у большинства слабых электролитов). Ka меняет только температура. Разбавление — классическая ловушка: равновесие смещается вправо и α растёт, но концентрации всех ионов падают.
Сравниваем HCl и CH₃COOHОдинаковые c и VОдинаковые pH и V
c(H⁺) в началеHCl > CH₃COOH=
Концентрация кислоты=CH₃COOH ≫ HCl
Начальная скорость с ZnHCl > CH₃COOH=
n(NaOH) на нейтрализацию; V(H₂) с избытком Zn=CH₃COOH > HCl
pH после разбавления в 10 разHCl: +1; CH₃COOH: растёт меньше чем на 1HCl: +1; CH₃COOH: растёт меньше чем на 1 и теперь кислее
«Одинаковый pH» — это одинаковая c(H⁺) в данный момент; «одинаковая концентрация» — одинаковое количество кислоты. У слабой кислоты есть запас непродиссоциировавших молекул: они отдают новые H⁺, когда H⁺ расходуется или раствор разбавляют.
Задание в стиле CSCA 1: одинаковый pH, разные кислоты

При 25 °C у 10 мл соляной кислоты и 10 мл раствора уксусной кислоты одинаковый pH = 3. Какое утверждение верно?
A) Молярные концентрации кислот одинаковы.
B) После разбавления каждого раствора до 100 мл у обоих pH = 4.
C) С избытком цинка раствор уксусной кислоты даёт больше водорода.
D) На нейтрализацию соляной кислоты нужно больше NaOH.

Показать решение
C. Одинаковый pH — это одинаковая c(H⁺) = 10⁻³ моль/л, но уксусная кислота диссоциирует очень слабо, поэтому c(CH₃COOH) намного больше 10⁻³ моль/л (A неверно). Значит, в растворе уксусной кислоты кислоты гораздо больше: он даёт больше H₂ и требует больше NaOH (D неверно). Самый заманчивый вариант — B: при разбавлении равновесие диссоциации CH₃COOH смещается вправо, поэтому её pH оказывается между 3 и 4; pH = 4 получает только HCl.

Диссоциация воды: Kw и среда растворов

Сама вода — очень слабый электролит: H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻ (точнее, 2H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻). В чистой воде при 25 °C c(H⁺) = c(OH⁻) = 1 · 10⁻⁷ моль/л: диссоциирует лишь примерно одна молекула из 5,6 · 10⁸ (1 л воды — это около 55,6 моль). Диссоциация идёт с поглощением теплоты, поэтому при нагревании усиливается.

Kw = c(H⁺) · c(OH⁻) = 1,0 · 10⁻¹⁴ (25 °C)
где:
  • Kwионное произведение воды (水的离子积); зависит только от температуры: около 1,0 · 10⁻¹⁴ при 25 °C и около 5,5 · 10⁻¹³ при 100 °C (в задачах часто дают округлённое «при более высокой температуре Kw = 1 · 10⁻¹²»)
  • c(H⁺), c(OH⁻)общие концентрации ионов в растворе независимо от их источника, моль/л

Kw выполняется и в чистой воде, и в любом разбавленном водном растворе — кислом, щелочном или нейтральном. Добавленные H⁺ или OH⁻ (кислота, щёлочь) подавляют диссоциацию воды; ионы, связывающие H⁺ или OH⁻ (гидролизующиеся соли), усиливают её.

Разобранные примеры: сколько диссоциирует вода?

При 25 °C:
1) Найди c(OH⁻) в 0,01 моль/л HCl и концентрацию H⁺, которую дала вода.
2) В растворе вода образовала всего 1 · 10⁻¹¹ моль/л H⁺. Каким может быть pH?
3) pH раствора NH₄Cl равен 5. Какую концентрацию H⁺ образовала в нём вода?

Показать решение
1) c(OH⁻) = Kw / c(H⁺) = 10⁻¹⁴ / 10⁻² = 1 · 10⁻¹² моль/л. Весь OH⁻ дала вода, а вода даёт H⁺ и OH⁻ поровну, значит, вода образовала всего 1 · 10⁻¹² моль/л H⁺ — в 10⁵ раз меньше, чем в чистой воде.
2) Диссоциация воды подавлена (10⁻¹¹ < 10⁻⁷), значит, в растворе есть кислота или щёлочь: pH = 3 (кислота; OH⁻ = 10⁻¹¹ — от воды) или pH = 11 (щёлочь; H⁺ = 10⁻¹¹ — от воды).
3) NH₄⁺ связывает OH⁻ воды, а все H⁺ в растворе — от воды: 1 · 10⁻⁵ моль/л. Диссоциация воды усилена — в 100 раз больше, чем в чистой воде.

Среда кислая, если c(H⁺) > c(OH⁻), нейтральная, если c(H⁺) = c(OH⁻), и щелочная, если c(H⁺) < c(OH⁻). Число pH = −lg c(H⁺) — лишь удобная шкала: при 25 °C нейтральный раствор имеет pH 7, но при Kw = 1 · 10⁻¹² нейтральный раствор имеет pH 6. Изменение pH на единицу — это изменение c(H⁺) в 10 раз. Расчёт pH сильных кислот, щелочей и их смесей — тема урока «Концентрация растворов и расчёты pH»; здесь вопросы о слабых электролитах и о том, в какую сторону смещено равновесие.

ИндикаторИнтервал перехода окраски, pHОкраска
Метилоранж3,1–4,4красная → оранжевая → жёлтая
Лакмус5,0–8,0красная → фиолетовая → синяя
Фенолфталеин8,2–10,0бесцветная → розовая → малиновая
Значения — как в китайских учебниках. Фенолфталеин бесцветен ниже pH 8,2 — и в нейтральных, и в слабощелочных растворах, — поэтому «фенолфталеин бесцветен» ещё не доказывает, что среда кислая.

Гидролиз солей и балансы в растворе

Определение
Гидролиз соли (盐类的水解)

Взаимодействие ионов соли с водой, при котором образуется слабый электролит. Анион слабой кислоты отнимает у воды H⁺: CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻ (среда щелочная). Катион слабого основания отнимает OH⁻: NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃·H₂O + H⁺ (среда кислая). Гидролиз — процесс, обратный нейтрализации, поэтому он идёт слабо, обратимо и с поглощением теплоты.

  • Гидролиз пиши со знаком ⇌ и без ↓ и ↑ — он идёт слабо: Fe³⁺ + 3H₂O ⇌ Fe(OH)₃ + 3H⁺.
  • Анионы многоосновных кислот гидролизуются по ступеням, главная — первая: CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻, затем HCO₃⁻ + H₂O ⇌ H₂CO₃ + OH⁻. Никогда не пиши CO₃²⁻ + 2H₂O ⇌ H₂CO₃ + 2OH⁻.
  • Катионы вроде Al³⁺ и Fe³⁺ записывают в одну стадию: Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ + 3H⁺.
  • Кислые соли: NaHSO₄ только диссоциирует (сильнокислая среда); в NaHCO₃ гидролиз преобладает над диссоциацией (щелочная среда); в NaHSO₃ диссоциация преобладает над гидролизом (кислая среда).
  • Смещение гидролиза: нагревание и разбавление усиливают его (горячий раствор соды лучше смывает жир); добавка H⁺ подавляет гидролиз катионов вроде Fe³⁺, добавка OH⁻ — гидролиз анионов вроде CO₃²⁻.
A⁻ + H₂O ⇌ HA + OH⁻ Kh = Kw / Kac(OH⁻) ≈ √(Kh · c)A⁻ + H₂O ⇌ HA + OH⁻ Kh = Kw / Kac(OH⁻) ≈ √(Kh · c)
где:
  • Khконстанта гидролиза аниона A⁻ (для катиона слабого основания Kh = Kw / Kb)
  • Kaконстанта диссоциации соответствующей кислоты HA
  • cконцентрация соли, моль/л

Чем меньше Ka, тем больше Kh: правило «чем слабее кислота, тем щелочнее её соль» в числах. Поскольку Kh(CH₃COO⁻) = 10⁻¹⁴ / (1,8 · 10⁻⁵) ≈ 5,6 · 10⁻¹⁰ намного меньше Ka, смесь равных количеств CH₃COOH и CH₃COONa кислая: диссоциация преобладает над гидролизом.

Разобранные примеры: насколько щелочной раствор соли?

1) При 25 °C Ka(HA) = 1 · 10⁻⁵. Найди pH 0,1 моль/л раствора NaA.
2) Расположи 0,1 моль/л растворы CH₃COONa, NaClO, Na₂CO₃ и NaCl в порядке убывания pH.
3) Почему раствор FeCl₃ готовят, растворяя соль в соляной кислоте, и что остаётся, если раствор FeCl₃ выпарить досуха и остаток сильно прокалить?

Показать решение
1) Kh = 10⁻¹⁴ / 10⁻⁵ = 10⁻⁹; c(OH⁻) ≈ √(10⁻⁹ · 0,1) = 10⁻⁵ моль/л ⇒ c(H⁺) = 10⁻⁹ ⇒ pH = 9.
2) Сравни кислоты, стоящие за анионами: CH₃COOH (1,8 · 10⁻⁵) > HClO (4 · 10⁻⁸) > HCO₃⁻ (4,7 · 10⁻¹¹; кислота, стоящая за CO₃²⁻, — это HCO₃⁻). Чем слабее кислота, тем сильнее гидролиз: Na₂CO₃ > NaClO > CH₃COONa > NaCl (NaCl: pH 7).
3) Fe³⁺ + 3H₂O ⇌ Fe(OH)₃ + 3H⁺: добавленные H⁺ смещают равновесие влево, и раствор не мутнеет. При выпаривании HCl улетучивается, гидролиз идёт до конца и образуется Fe(OH)₃; при прокаливании остаётся Fe₂O₃. Соль нелетучей кислоты, например Fe₂(SO₄)₃, при выпаривании даёт исходную соль.
Интерактив
Загрузка симуляции…
Раствор NaA 0,1 моль/л из примера 1 имеет pH 9: среда щелочная, хотя в соли нет OH⁻. Каждый шаг шкалы на единицу — изменение c(H⁺) в 10 раз.
c(Na⁺) + c(H⁺) = 2c(CO₃²⁻) + c(HCO₃⁻) + c(OH⁻)c(Na⁺) = 2[c(CO₃²⁻) + c(HCO₃⁻) + c(H₂CO₃)]c(OH⁻) = c(H⁺) + c(HCO₃⁻) + 2c(H₂CO₃)
где:
  • 1баланс зарядов (电荷守恒): раствор электронейтрален; каждый ион умножают на его заряд, поэтому CO₃²⁻ считается дважды
  • 2материальный баланс (物料守恒): формула Na₂CO₃ задаёт n(Na) = 2n(C), а углерод распределён между CO₃²⁻, HCO₃⁻ и H₂CO₃
  • 3протонный баланс (质子守恒): OH⁻, отданные водой, равны свободным H⁺ плюс H⁺, принятым CO₃²⁻ (один в HCO₃⁻, два в H₂CO₃); это строка 1 минус строка 2

Три баланса раствора Na₂CO₃. Порядок концентраций: c(Na⁺) > c(CO₃²⁻) > c(OH⁻) > c(HCO₃⁻) > c(H⁺) — OH⁻ дают обе ступени гидролиза и вода, поэтому его больше, чем HCO₃⁻.

Разобранные примеры: пишем балансы

1) Запиши баланс зарядов, материальный и протонный балансы для раствора CH₃COONa и расположи его ионы по концентрации.
2) Расположи ионы в растворе NH₄Cl и запиши баланс зарядов.
3) Равные количества CH₃COOH и CH₃COONa растворены вместе; pH раствора < 7. Расположи ионы.

Показать решение
1) Заряды: c(Na⁺) + c(H⁺) = c(CH₃COO⁻) + c(OH⁻). Материальный: c(Na⁺) = c(CH₃COO⁻) + c(CH₃COOH). Протонный: c(OH⁻) = c(H⁺) + c(CH₃COOH). Порядок: c(Na⁺) > c(CH₃COO⁻) > c(OH⁻) > c(H⁺).
2) NH₄⁺ слабо гидролизуется, среда кислая: c(Cl⁻) > c(NH₄⁺) > c(H⁺) > c(OH⁻); c(NH₄⁺) + c(H⁺) = c(Cl⁻) + c(OH⁻).
3) Диссоциация CH₃COOH (Ka ≈ 1,8 · 10⁻⁵) преобладает над гидролизом CH₃COO⁻ (Kh ≈ 5,6 · 10⁻¹⁰), поэтому c(H⁺) > c(OH⁻). Тогда из баланса зарядов c(Na⁺) + c(H⁺) = c(CH₃COO⁻) + c(OH⁻) следует c(CH₃COO⁻) > c(Na⁺): c(CH₃COO⁻) > c(Na⁺) > c(H⁺) > c(OH⁻); материальный баланс: c(CH₃COO⁻) + c(CH₃COOH) = 2c(Na⁺).
Задание в стиле CSCA 2: соотношения в растворе Na₂S

Какое соотношение верно для 0,1 моль/л раствора Na₂S?
A) c(Na⁺) = 2c(S²⁻)
B) c(OH⁻) = c(H⁺) + c(HS⁻) + 2c(H₂S)
C) c(Na⁺) + c(H⁺) = c(S²⁻) + c(HS⁻) + c(OH⁻)
D) c(Na⁺) = c(S²⁻) + c(HS⁻) + c(H₂S)

Показать решение
B — протонный баланс: OH⁻ от воды равны свободным H⁺ плюс H⁺, принятым S²⁻ (один в HS⁻, два в H₂S). A не учитывает гидролиз: часть S²⁻ перешла в HS⁻ и H₂S. C — самый заманчивый: это баланс зарядов, в котором S²⁻ учтён один раз, а нужно 2c(S²⁻). D забывает, что в формуле Na₂S на один S приходится два Na: c(Na⁺) = 2[c(S²⁻) + c(HS⁻) + c(H₂S)].

Равновесие растворения и произведение растворимости Ksp

Абсолютно нерастворимых солей нет: «нерастворимый» (难溶) в китайских таблицах означает менее 0,01 г в 100 г воды при 20 °C. В насыщенном растворе над твёрдым AgCl растворение и осаждение идут с одинаковой скоростью — это динамическое равновесие: AgCl(тв) ⇌ Ag⁺(р-р) + Cl⁻(р-р). Как у любого равновесия, у него есть константа.

AₘBₙ(тв) ⇌ mAⁿ⁺ + nBᵐ⁻ Ksp = cᵐ(Aⁿ⁺) · cⁿ(Bᵐ⁻)Q > Ksp: выпадает осадок Q = Ksp: насыщенный Q < Ksp: растворяется ещё
где:
  • Kspпроизведение растворимости (溶度积, ПР); для данного вещества зависит только от температуры; твёрдое вещество не записывают
  • Qионное произведение: то же выражение с фактическими концентрациями в любой момент, не обязательно равновесными
  • sрастворимость в моль/л; для соли AB типа 1 : 1 в чистой воде s = √Ksp

Ksp напрямую сравнивает растворимость только солей одного типа (AgCl, AgBr, AgI — все 1 : 1). У Ag₂CrO₄ Ksp меньше, чем у AgCl, но растворяется он лучше. При 25 °C: Ksp(AgCl) = 1,8 · 10⁻¹⁰, Ksp(AgI) = 8,5 · 10⁻¹⁷, Ksp(BaSO₄) = 1,1 · 10⁻¹⁰.

Разобранные примеры: Ksp и осадки

1) Прими Ksp(BaSO₄) = 1,0 · 10⁻¹⁰. Найди растворимость BaSO₄ в чистой воде и в 0,01 моль/л растворе Na₂SO₄.
2) Смешивают равные объёмы 2 · 10⁻⁴ моль/л AgNO₃ и 2 · 10⁻⁴ моль/л NaCl. Выпадет ли осадок AgCl? (Ksp(AgCl) = 1,8 · 10⁻¹⁰)
3) К взвеси белого AgCl добавляют раствор KI. Что наблюдают и почему?

Показать решение
1) В чистой воде: s = √(1,0 · 10⁻¹⁰) = 1,0 · 10⁻⁵ моль/л. В растворе Na₂SO₄ c(SO₄²⁻) ≈ 0,01, поэтому c(Ba²⁺) = 10⁻¹⁰ / 10⁻² = 1,0 · 10⁻⁸ моль/л — в 1000 раз меньше: это эффект одноимённого иона (同离子效应).
2) При смешивании объём удваивается, и каждая концентрация падает вдвое — до 1 · 10⁻⁴ моль/л. Q = (1 · 10⁻⁴)² = 1 · 10⁻⁸ > 1,8 · 10⁻¹⁰ ⇒ да, AgCl выпадает в осадок.
3) Белый осадок становится жёлтым: AgCl(тв) + I⁻ ⇌ AgI(тв) + Cl⁻. Ksp(AgI) намного меньше Ksp(AgCl) (обе соли 1 : 1), поэтому даже малой концентрации Ag⁺ над AgCl хватает, чтобы превысить Ksp(AgI): осадок превращается в менее растворимый.
Задание в стиле CSCA 3: правильно читаем Ksp

При 25 °C Ksp(AgCl) = 1,8 · 10⁻¹⁰, Ksp(Ag₂CrO₄) = 1,1 · 10⁻¹². Какое утверждение верно?
A) Ag₂CrO₄ растворяется хуже AgCl, потому что его Ksp меньше.
B) Добавка NaCl к насыщенному раствору AgCl увеличивает Ksp(AgCl).
C) Если ионное произведение Q меньше Ksp, выпадает осадок.
D) Ksp(AgCl) одинаково в чистой воде и в 0,1 моль/л растворе NaCl, но в растворе NaCl AgCl растворяется меньше.

Показать решение
D. Ksp зависит только от температуры, а одноимённый ион Cl⁻ снижает растворимость. A — классическая ловушка: соли разного типа (1 : 1 и 2 : 1), поэтому их Ksp нельзя сравнивать напрямую; на деле s(AgCl) ≈ 1,3 · 10⁻⁵ моль/л, s(Ag₂CrO₄) ≈ 6,5 · 10⁻⁵ моль/л, то есть Ag₂CrO₄ растворим лучше. B путает Ksp с растворимостью; C переворачивает правило (для осадка нужно Q > Ksp).

Как CSCA спрашивает об этом

Тест сдают на английском или китайском, поэтому научись узнавать ключевые термины на обоих языках:

Термин (по-английски)中文Pinyin
электролит / неэлектролит — electrolyte / non-electrolyte电解质 / 非电解质diànjiězhì / fēi diànjiězhì
сильный / слабый электролит — strong / weak electrolyte强电解质 / 弱电解质qiáng / ruò diànjiězhì
диссоциация — ionisation电离diànlí
равновесие диссоциации — ionisation equilibrium电离平衡diànlí pínghéng
константа диссоциации — ionisation constant电离常数diànlí chángshù
степень диссоциации — degree of ionisation电离度diànlídù
ионное произведение воды — ionic product of water水的离子积shuǐ de lízǐjī
кислый / щелочной / нейтральный — acidic / basic / neutral酸性 / 碱性 / 中性suānxìng / jiǎnxìng / zhōngxìng
индикатор — indicator指示剂zhǐshìjì
гидролиз солей — hydrolysis of salts盐类的水解yánlèi de shuǐjiě
произведение растворимости — solubility product溶度积róngdùjī
равновесие осаждения — растворения — precipitation–dissolution equilibrium沉淀溶解平衡chéndiàn róngjiě pínghéng
эффект одноимённого иона — common-ion effect同离子效应tóng lízǐ xiàoyìng
баланс зарядов / материальный / протонный баланс — charge / material / proton balance电荷守恒 / 物料守恒 / 质子守恒diànhè / wùliào / zhìzǐ shǒuhéng
  • «Какое вещество — слабый электролит?», «Какое уравнение верно?»: смотри на стрелку (→ или ⇌), ступени многоосновных кислот и запись NaHSO₄ в воде и в расплаве.
  • «Какое изменение увеличивает α / c(H⁺) / pH?»: таблица смещений; Ka меняет только температура.
  • Сильная и слабая кислота при одинаковых c или pH: «при одинаковом pH слабой кислоты гораздо больше».
  • c(H⁺) от воды: кислоты и щёлочи подавляют диссоциацию воды (меньше 10⁻⁷), гидролизующиеся соли усиливают (больше 10⁻⁷).
  • Среда раствора соли и порядок pH: 谁强显谁性 и 越弱越水解.
  • Соотношения концентраций ионов: сначала запиши баланс зарядов и материальный баланс, затем проверь по ним каждый вариант.
  • Ksp: сравнение Q и Ksp, эффект одноимённого иона, превращение осадка в менее растворимый.

Главное

  • Сильные электролиты (сильные кислоты, щёлочи, почти все соли, даже нерастворимый BaSO₄) диссоциируют полностью (→), слабые (слабые кислоты, NH₃·H₂O, вода) — частично и обратимо (⇌), многоосновные кислоты — по ступеням.
  • Слабая кислота: Ka = c(H⁺) · c(A⁻) / c(HA), c(H⁺) = cα ≈ √(Ka · c); разбавление увеличивает α, но уменьшает c(H⁺); Ka и Kw зависят только от температуры.
  • Kw = c(H⁺) · c(OH⁻) = 1 · 10⁻¹⁴ при 25 °C в любом разбавленном растворе; кислоты и щёлочи подавляют диссоциацию воды, гидролизующиеся соли усиливают; нейтральная среда — это c(H⁺) = c(OH⁻).
  • Соль гидролизуется, если у неё есть слабый «родитель»: «кто сильнее, тот и задаёт среду»; чем слабее кислота, тем щелочнее её соль (Kh = Kw / Ka).
  • Ksp — произведение концентраций ионов в насыщенном растворе; при Q > Ksp выпадает осадок; одноимённые ионы снижают растворимость; сравнивай Ksp только у солей одного типа.
  • Баланс зарядов (умножай на заряд), материальный баланс (соотношение атомов в формуле) и протонный баланс помогают упорядочить концентрации ионов.

Проверь себя

Вопросов: 12. Каждый правильный ответ приносит XP.

1 / 12
Какое утверждение об электролитах верно?

Тематический тест: 20 вопросов · 25 мин

Урок пройден? Проверьте себя тестом на время по этой теме.

Начать тест