Практическая часть. 1.1.Ситуационные задачи (№№ с 1-по 8)с алгоритмами их решений, эталонами ответов и с комментариями

1.1.Ситуационные задачи (№№ с 1-по 8) с алгоритмами их решений, эталонами ответов и с комментариями

Вычисление степени и константы электролитической диссоциации

Задача 1. Чему равна степень электролитической диссоциации уксусной кислоты в водном растворе с = 0,01 моль/л? Константа диссоциации уксусной кислоты .

Решение.

1. Запишем уравнение диссоциации уксусной кислоты в водном растворе и константу электролитической диссоциации:

Как видно, из задачи, концентрации всех частиц, образующихся при диссоциации, могут быть определены через исходную концентрацию вещества / с/ и степень электролитической диссоциации / /:

2. Выражение константы диссоциации примет вид: . Так как электролит слабый (<<1), то выражение упрощается: или .

3. Подставляя данные, получим: или 4,5%.

Ответ. или 4,5%.

Вычисление ионной силы и коэффициента активности ионов

Задача 2. Вычислите ионную силу раствора, содержащего в 1 л 0,005 моль нитрата меди и 0,001 моль сульфата алюминия .

Эталон решение.

1. Зная, что и , ионную силу раствора вычисляем по формуле, предложенной Г.Н. Льюисом и М. Ренделом (1921 г): . Таким образом, .

Ответ.

Вычисление концентрации ионов H⁺ и OH^-

Задача 3. При добавлении к воде раствора гидроксида калия /КОН/ концентрация гидроксид- ионов стала равной моль/л. Вычислите молярную концентрацию ионов водорода , если температура раствора 40^оС.

Решение.

1. По таблице 5.1. находим величину при 40^оС, отсюда = . Обратить внимание!!! Если в задаче не указана температура, то ее принимают равной 25^оС, а при этом = .

2. Вычислим концентрацию ионов :

= = , или моль/л.

Ответ. = моль/л.

Задача 4. Во сколько раз увеличится активность и концентрация ионов H⁺ при нагревании воды от 18 до 80^оС?

Решение.

1. По таблице №5.1. находим величины константы ионного произведения при 18 и 80^оС: (при 18^оС)= , (при 18^оС)= .

2. при 18^оС = моль/л.

3. при 80^оС = моль/л.

4. Сопоставляя концентрации ионов Н⁺ и ОН^- при 18^оС с концентрациями при 80^оС, находим на сколько раз увеличится активность и концентрация ионов Н⁺: раз.

Ответ. При повышении температуры активность и концентрация ионов Н⁺увеличивается 6.5 раз.

Вычисление рН растворов по известной концентрации H⁺- ионов

Задача 5. В биохимическом анализе используется 0,001 моль/л раствор HCl Определите рН этого раствора.

Решение.

1. Сильные электролиты в водных растворах дислоцируют полностью: , поэтому. .

2. По концентрации ионов находим рН раствора: .

Ответ. . Значение рН 1 указывает на то, что в клиническом анализе используется слабая кислота.

Вычисление молярной концентрации ионов водорода [H⁺] по известной их рН

Задача 6. Вычислить [H⁺] в ротовой жидкости, если рН=8,3.

Решение.

1. Рассчитаем для ротовой жидкости: .

2. По таблице антилогарифмов находим значение: = [9-0,700]= моль/л.

Ответ. = моль/л.

Вычисление рН растворов сильных и слабых электролитов по известной их молярной концентрации

Задача №7. Определите рН раствора , в котором =0,1 моль/л ().

Эталон решение.

1. Гидроксида аммония считается слабым электролитом, поэтому для неё применим закон Оствальда: = = моль/л.

2. Далее возможны два пути решения: а) через ионное произведение воды, или через показатель ионного произведения воды / /.

а) .

б)

Ответ. .

Вычисление константы и степени гидролиза солей

Задача 8. Вычислите константу и степень гидролиза 0,1 М раствора no первой ступени.

Эталон решение.

1. Первая ступень гидролиза выражается уравнением:

2. Из уравнения закона действия масс выведем уравнение константы химического равновесия: , а из него выведем константу гидролиза:

3. Из ионного произведения воды находим, что: .

4. Подставив выражение для в уравнение константы гидролиза и зная, что: находим: .

5. Для вычисления степени гидролиза воспользуемся формулой: Поскольку величина большая, то вычисления будем вести по полной формуле:

6. Следовательно, Таким образом, или 32,26%.

Ответ.

1.2. Ситуационные задачи (№№ с 9 по 19) для закрепления материала (выполнить в протокольной тетради).

Задача №9. Вычислите степень и константу ионизации муравьиной кислоты, если концентрация ионов водорода в 0,2 М растворе муравьиной кислоты равна моль/л.

Задача №10. Для устранения условного рефлекса на алкоголь назначают 1% (ρ= 1 г/мл) раствор сульфата меди. Вычислите активность ионов меди в таком растворе (Т=298 К) и определите, сколько мг содержится в шприце объемом 1 мл.

Задача №11. Каковы ионная сила и активность ацетилсалициловой кислоты (аспирина) в растворе концентрации 0,01 моль/л, если константа диссоциации равна ?

Задача №12.. Вычислите концентрацию ионов водорода и гидроксида для следующих растворов: а) мочи (рН=6,0) б) ротовой жидкости (рН=6,39); в) крови (рН=7,34) г) желудочного сока (рН=0,9).

Задача №13. Вычислите концентрацию ионов и величину , если в центре долек клетка печени = 6,8.

Задача №14. Определить концентрации и в 0,01 М растворе угольной кислоты, если рН этого раствора равен 4,18.

Задача №15. При отравлении , который является сильным окислителем, используют восстановитель - .Однако в препарате возможна избыточная кислотность, вызванная либо способом получения ее, либо добавлением в качестве консерванта кислот, поэтому ГФ устанавливает предел кислотности. Рассчитайте значение рН 3,0%-го водного раствора Н₂О₂. Плотность раствора принять равной 1 г/см³. Константа кислотной диссоциации пероксида водорода , .

Задача №16. Для корреляции кислотно-щелочного равновесия при алкалозе используют 5% раствор аскорбиновой кислоты (; г/моль; г/см³). Определите рН данного раствора.

Задача №17. Определите рН раствора , в котором =0,1 моль/л () и раствора , в котором =0,2 моль/л ().

Задача №18. Определите, как изменится рН водного раствора формиата натрия с концентрацией С(HCOONa) = 0,10 моль/л, если раствор разбавить водой в 10 раз. , .

Задача №19. Рассчитайте константу гидролиза , степень гидролиза и рН 0,05 М раствора . , .

Контрольные вопросы

1. В чем заключается основная причина диссоциации? Как зависит способность электролитов к диссоциации от вида химической связи?

2. Какие вещества называют электролитами? По какому принципу их разделяют на сильные и слабые электролиты?

3. Что такое константа диссоциации? Чем она отличается от степени диссоциации и от чего зависит?

4. Что называют активной концентрацией или активностью? В каком соотношении она находится с аналитической концентрацией?

5. Что называют ионной силой раствора, и чем она определяется? Как изменяется ее значение с увеличением числа различных ионов, присутствующих в растворе, с увеличением заряда и концентрации каждого иона?

6. Почему в результате гидролиза изменяются кислотно-основные свойства среды? Как ее можно определить?

7. Дистиллированная вода в открытых сосудах со временем показывает слабокислую среду (рН=6). Как объяснить это явление?