Номер 155, страница 39 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

155. Молярная концентрация гидроксид-ионов в водных растворах каких веществ с молярной концентрацией $0,10 \text{ моль}/\text{дм}^3$ будет равна $0,20 \text{ моль}/\text{дм}^3$: гидроксид натрия, гидроксид кальция, гидроксид лития, гидроксид бария, гидроксид калия?

Дано:

Молярная концентрация растворов веществ: $C_{вещества} = 0,10 \text{ моль/дм}^3$.

Требуемая молярная концентрация гидроксид-ионов: $[OH^-] = 0,20 \text{ моль/дм}^3$.

Перевод данных в систему СИ:

$C_{вещества} = 0,10 \text{ моль/дм}^3 = 0,10 \frac{\text{моль}}{(10^{-1} \text{ м})^3} = 0,10 \frac{\text{моль}}{10^{-3} \text{ м}^3} = 100 \text{ моль/м}^3$.

$[OH^-] = 0,20 \text{ моль/дм}^3 = 0,20 \frac{\text{моль}}{(10^{-1} \text{ м})^3} = 0,20 \frac{\text{моль}}{10^{-3} \text{ м}^3} = 200 \text{ моль/м}^3$.

Найти:

Вещества из списка, которые в водном растворе с концентрацией 0,10 моль/дм³ создают концентрацию гидроксид-ионов 0,20 моль/дм³.

Решение:

Концентрация гидроксид-ионов $[OH^-]$ в растворе сильного основания связана с молярной концентрацией самого основания $C_{основания}$ и числом гидроксильных групп $n$ в его формуле (основностью). Все перечисленные вещества являются сильными основаниями и в водном растворе диссоциируют полностью. Связь между концентрациями выражается формулой: $[OH^-] = n \cdot C_{основания}$

Из условия задачи видно, что требуемая концентрация гидроксид-ионов ($0,20 \text{ моль/дм}^3$) вдвое больше исходной концентрации вещества ($0,10 \text{ моль/дм}^3$). Следовательно, искомые вещества должны иметь основность $n=2$. Это двухосновные основания, которые при диссоциации образуют два иона $OH^-$ на каждую формульную единицу. Их общая формула имеет вид $M(OH)_2$.

Проанализируем каждое вещество из предложенного списка.

гидроксид натрия

Формула: $NaOH$. Это одноосновное основание ($n=1$). Уравнение диссоциации: $NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-$. При диссоциации 0,10 моль/дм³ $NaOH$ образуется $0,10$ моль/дм³ ионов $OH^-$. Это не соответствует условию.

гидроксид кальция

Формула: $Ca(OH)_2$. Это двухосновное основание ($n=2$). Уравнение диссоциации: $Ca(OH)_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2OH^-$. При диссоциации 0,10 моль/дм³ $Ca(OH)_2$ образуется $2 \cdot 0,10 = 0,20$ моль/дм³ ионов $OH^-$. Это соответствует условию.

гидроксид лития

Формула: $LiOH$. Это одноосновное основание ($n=1$). Уравнение диссоциации: $LiOH \rightarrow Li^+ + OH^-$. При диссоциации 0,10 моль/дм³ $LiOH$ образуется $0,10$ моль/дм³ ионов $OH^-$. Это не соответствует условию.

гидроксид бария

Формула: $Ba(OH)_2$. Это двухосновное основание ($n=2$). Уравнение диссоциации: $Ba(OH)_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2OH^-$. При диссоциации 0,10 моль/дм³ $Ba(OH)_2$ образуется $2 \cdot 0,10 = 0,20$ моль/дм³ ионов $OH^-$. Это соответствует условию.

гидроксид калия

Формула: $KOH$. Это одноосновное основание ($n=1$). Уравнение диссоциации: $KOH \rightarrow K^+ + OH^-$. При диссоциации 0,10 моль/дм³ $KOH$ образуется $0,10$ моль/дм³ ионов $OH^-$. Это не соответствует условию.

Таким образом, условию задачи удовлетворяют только гидроксид кальция и гидроксид бария.

Ответ: гидроксид кальция, гидроксид бария.