Примечание: в не слишком разбавленных водных растворах вместо концентрации ионов используют их активности.

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 8

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

ОБУЧАЮЩИЕ ЗАДАЧИ

1. Вычислить ионную силу в растворе 0,1 моль/дм³ сульфата натрия.

Решение:

	Na2SO4	→	2Na+	+	SO42-
c [ ]:	0,1		0,2		0,1

Ответ: ионная сила 0,1 моль/дм³ Na₂SO₄ равна 0,3 моль/дм³.

2. Вычислить концентрацию ионов ОН^-, рОН и рН в растворе с молярной концентрацией аммиака 0,1 моль/дм³ (К_b=1,76·10^-5).

Решение:

NH₃ + H₂O Û NH₄OH Û NH₄⁺ + OH^-

Ответ: [ОН^-]=1,32·10^-3; рОН=2,88; рН=11,12.

3. Константа диссоциации уксусной кислоты равна 1,75 10^-5. Определите массу ацетата натрия, которую необходимо добавить к 300 см³ 0,1 моль/дм³ раствора уксусной кислоты, чтобы понизить концентрацию ионов водорода в растворе в 100 раз.

Решение:

Найдём равновесную концентрацию ионов водорода в 0,1 моль/дм³ растворе CH₃COOH:

.

При добавлении CH₃COONa концентрация ионов H⁺ должна быть в 100 раз меньше (диссоциация частично подавлена), т.е. 1,32 ∙ 10^-5 моль/дм³. Пусть необходимо внести в 1 дм³ исходного раствора кислоты х моль соли, что соответствует добавке x моль ацетат- ионов, тогда равновесные концентрации равны:

[H⁺] = 1,32×10^-5 моль/дм³

[CH₃COO^-] = (x + 1,32 ∙ 10^-5) моль/дм³» x моль/дм³

[CH₃COOH] = с₀ – [H⁺] = 0.1 – 1.32× 10^-5 » 0,1 моль/дм³

и, подставив значения равновесных концентраций в выражение для константы диссоциации уксусной кислоты:

Находим: x = 0,133 моль, что соответствует концентрации соли с(CH₃COONa) = 0,133 моль/дм³.

Масса добавки ацетата натрия к 300 см³ раствора равна:

m (CH₃COONa) = с(CH₃COONa) × V_р-р × M (CH₃COONa) = 0,133 × 0,3 × 82 = 3,27 г

Ответ: m (CH₃COONa) = 3,27 г.

Вычисление рН в водных растворах кислот и оснований

В водных растворах кислот и оснований рН среды зависит от природы и концентрации растворенного вещества.

При вычислении рН раствора сильной кислоты или сильного основания необходимо знать молярную концентрацию с₀ сильной кислоты или сильного основания. Так как диссоциация сильной кислоты или сильного основания – процесс необратимый, то для расчетов рН используют следующие уравнения:

рН = –lg c(H⁺) = –lg c₀(HAn),

где с₀(НAn) – молярная концентрация сильной одноосновной кислоты, моль/дм³.

Для серной кислоты:

рН = –lg c (H⁺) = –lg 2c₀(H₂SO₄).

Для сильного основания (щелочи):

[OH^-] = c₀ (KtOH),

где с₀(KtOH) – молярная концентрация однокислотного основания в растворе, тогда

[H⁺]= рН=14+lg c_o(KtOH).

В растворах с высокой ионной силой вместо концентрации ионов Н⁺ или ОН^- используют их активности:

а(Н⁺)=с(Н⁺)·f(H⁺); a(OH^-)=c(OH^-)·f(OH^-).

При вычислении рН раствора слабой кислоты или слабого основания необходимо знать молярную концентрацию этого вещества и константу его диссоциации (К_а или К_b).

Пусть НАс – слабая одноосновная кислота с молярной концентрацией с₀ и степенью диссоциации α:

Согласно формуле (5.8), учитывая, что равновесная концентрация ионов водорода , получаем:

рН = –lg [H⁺].

В растворах слабых оснований (NH₄OH) находят равновесную концентрацию ОН^-: , после чего рассчитывают рН:

рН = 14 – рОН