Растворы электролитов

Вопросы для самопроверки

1. Что называется ионным произведением воды? В каких пределах изменяется концентрация водородных и гидроксиль­ных ионов в разбавленных водных растворах? Определить концентрацию ионов гидроксила, если концентрация ионов водорода равна 1,27.10 моль/л.

2. Изменится ли ионное произведение воды при повыше­нии температуры? при приливании к раствору щелочи? кис­лоты?

3. Изменится ли и как рН раствора при повышении температуры? при приливании к раствору щелочи или кислоты?

4. Сравните величины степени диссоциации и константы диссоциации слабого электролита. Какая более полно описывает его способность к диссоциации?

5. Как находят степень и константу диссоциации криоскопическим методом?

6. Концентрация водородных ионов в водном растворе равна 5,3.10 г-ион/л. Вычислите величину рН, концентра­цию гидроксильных ионов и определите реакцию среды.

7. Используя понятие об активности, найти рН в 0,1 н растворе соляной кислоты; коэффициент активности равен 0,796.

8. Дайте определение кислот и оснований на основе тео­рии электролитической диссоциации и на основе протолити­ческой теории. Укажите на основе этих теории кислоты и основания в процессах:

9. Как рассчитывают величины рН в растворах гидролизованных солей по их концентрации?

10. Каковы типы буферных систем (по составу)?

11. Что такое буферная емкость?

12. Показать механизм буферного действия при добавле­нии небольших количеств: а) синильной кислоты, б) сильной щелочи к:

1) ацетатному буферу,

2) аммиачному буферу,

3) бикарбонатному буферу,

4) фосфатному буферу.

5) белковому буферу,

6) почвенному раствору.

Решение типовых задач

1. Раствор, содержащий 0,2394 г аммиака на 1000 г воды, замерзает при температуре -0,0142 С. Вычислить степень диссоциации в этом растворе.

Решение. Степень электролитической диссоциации () связана с изотоническим коэффициентом Вант-Гоффа (i) следующим уравнением , где - число ионов, на

которое диссоциирует молекула электролита, по определе­нию

,

определяют по закону Рауля:

,

где m – моляльная концентрация раствора;

K – криоскопическая постоянная константа;

q – навеска растворенного вещества в граммах – по условию q = 0,2394 г;

W – количество растворителя в граммах – по условию W = 1000г;

- разность температуры замерзания воды и температуры замерзания раствора – по условию, = 0 -(-0,0142 )=0,0142 .

Тогда ,

, или 12%.

2. Вычислить рН 0,05 н раствора сильной одноосновной кислоты.

Решение. Так как кислота диссоциирована полностью и ее концентрация невелика, будем считать, что в этом раст­воре активная концентрация равна имеющейся концентрации. Отсюда [Н ] =0,05 моль/л, так как pH=-lg[Н ], то

pH=-lg5 10 =-lg 5+2= -0,70+2= 1,3

3. Вычислить рН в 0,1 н растворе уксусной кислоты.

Решение. Слабые кислоты диссоциируют обратимо:

Равновесие характеризуется константой К= 1,85 10 = . Поскольку по уравнению реакции, а количество нераспавшихся на ионы молекул приблизительно равно исходному (диссоциация идет незначительно), то обозначив , будем иметь с учетом исходной 0,1 и концентрации:

моль/л

Отсюда pH = -lg = -lg1,35 10 =3-lg1,35=2,87

4. Вычислить рН буферного раствора, состоящего из 10 мл 0,1 М раствора и 90 мл 0,1 М раствора .

Константа электролитической диссоциации уксусной кислоты равна 1,85 10 .

Решение. По уравнению буферной смеси концентрация водородных ионов в буферном растворе = или в других обозначениях .

где - концентрация кислоты,

- концентрация соли в приготовленной буферной смеси.

Концентрация кислоты и соли в смеси может быть рассчитана по данным задачи:

моль/л,

где 10 и 90 – объемы кислот и соли, взятые для приготовления буферного раствора, мл;

10+90 – общий объем раствора.

Полученные величины подставляются в уравнение буферной смеси:

моль/л

Далее находим величину рН:

,

,

рН= -(lg0,20-51g10) = -(1,30-5) = -(-0,70-5) =5,70;

рН=5,70.

ЗАДАЧИ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

81-90. Сделайте расчеты величин рН по данным в табли­цеконцентрациям или величин концентраций вещества по данным в таблице величинам рН. Расчеты сделайте для всех столбцов таблицы, относящихся к вашему варианту. Коэффи­циент активности в растворах сильных электролитов = 1.

№ задачи	Вещество	С, моль/л			pH	pOH
	HCl NaOH	10			10,5
	HCl NaOH	2,7
	CH COOH KOH	5	10
	HNO NH OH			10
	NaOH HCl				4,89
	CH COOH KOH	4,8		10
	HCl NaOH					4,5
	HNO KOH	1,5	10
	CH COOH NaOH	9,5
	NH OH HCl					10

91-92. Почему буферные растворы препятствуют изме­нению рН раствора? Рассчитайте рН по данным таблицы (концентрации кислоты и соли одинаковы).

№ задачи	Буферная смесь	Количество кислоты, мл	Количество соли, мл
	CH COOH CH COONa
	NaH PO Na HPO

93-95. Каково биологическое значение буферных смесей? Приведите примеры буферных растворов, встречающихся в живых организмах. Рассчитайте соотношение кислоты и соли (концентрации равные) в буферной смеси с величинами рН, представленными в таблице.*

№ задачи	Буферная смесь	рН буферной смеси
	KH PO Na HPO	6,81
	CH COOH   CH COONa	4,75
	H CO NaHCO	7,3

(*Константы диссоциации даны в приложении).