Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Пример 1. Вычислите степень диссоциации, концентрацию ионов водорода и гидроксид ионов, водородный и гидроксильный показатель для 2 М раствора уксусной кислоты, если K д(СН3СООН) = 1,75×10-5.
Р е ш е н и е
Уксусная кислота – слабый электролит, диссоциирующий по схеме СН3СООН Û СН3СОО– + Н+. K д(СН3СООН) << 1, поэтому для расчета степени диссоциации используем формулу (25)
a = = = 2,96×10-3 или 0,296 %
Концентрацию ионов водорода найдем по уравнению (20)
[Н+] = = 5,92×10-3 моль/дм3.
Для определения концентрации ионов ОН– формулу (38) преобразуем к виду
[ОН–] = = = 1,69∙10-12 моль/дм3.
Водородный и гидроксильный показатели рассчитываем по формулам (39) и (41)
рН = – lg[Н+] = –lg(5,92×10–3) = 2,23
рОН = 14 – рН = 14 – 2,23 = 11,77
Пример 2. Определите рН 0,017 М раствора муравьиной кислоты, если К Д(НСООН) = 2·10–4.
Р е ш е н и е
НСООН – слабая кислота, распадается на ионы по схеме НСООН Û НСОО– + Н+, поэтому расчет концентрации ионов Н+ ведем с использованием формул (25) и (20)
[Н+] = n× α· C 2= n× .
Водородный показатель рассчитываем по формуле (39)
рН = – lg 1,8 · 10-3 = 2,75.
Пример 3. Определите рН в растворе Са(ОН)2 с концентрацией 0,001 М.
Р е ш е н и е
Са(ОН)2 – щелочь, по первой ступени степень диссоциации α = 1, а по второй ступени степень диссоциации незначительная, поэтому ею можно пренебречь. Тогда схему диссоциации данного сильного электролита следует представить таким образом
Са(ОН)2 ® СаОН+ + ОН–.
Тогда [ОН–] = [Са(ОН)2] = 1×10-3. Данный раствор является сильно разбавленным, поэтому при расчете рОН можно использовать не активность, а концентрацию гидроксид-ионов. По уравнению (40)
рОН = – lg [ОН–] = – lg(1×10–3) = 3.
Из формулы (41) рН = 14 – рОН = 14 – 3 = 11.
Пример 4. Вычислите рН 0,1 М раствора азотной кислоты.
Р е ш е н и е
Азотная кислота – сильная, в растворе практически полностью диссоциирует на ионы по схеме HNO3 ® H+ + NO . Степень диссоциации α ≈ 1, следовательно, [Н+] =[NO ] = С 2(НNO3) = 0,1 моль/дм3. Поскольку концентрация кислоты достаточно велика, при расчете рН следует пользоваться активностью ионов водорода. Тогда по формуле (32)
I = ½ × (0,1·12 + 0,1 · 12) = 0,1.
По уравнению (31 а) вычисляем коэффициент активности Н+
lgg+ = – 0,5×½(+1)2½× = –0,158; g+ = 10–0,158 = 0,695.
По формулам (26) и (39)
а = [Н+] ×g+ = 0,1 ×0,695 = 0,0695 М.
рН = – lg а = – lg 0,0695 = 1,16.
Пример 5. Рассчитайте молярную концентрацию раствора азотистой кислоты НNO2, если рН = 2,7.
Р е ш е н и е
Азотистая кислота – слабый электролит, диссоциирует по схеме
НNO2 Û Н+ + NO
Из уравнения видно, что [Н+] = [NO ]. Концентрации ионов найдем из формулы (39)
[Н+] = [NO ] = 10–рН = 10–2,7 = 2×10–3 моль/дм3.
Концентрация молекул кислоты, распавшихся на ионы, также составляет 2×10–3 моль/дм3. Обозначив исходную концентрацию кислоты через С2 и учитывая, что в начальный момент продуктов диссоциации не было, находим, что в состоянии равновесия концентрация недиссоциированных молекул кислоты равна [НNO2] = (С 2 − 2×10–3) М.
По формуле (22) константа диссоциации азотистой кислоты
.
Значение К Д для азотистой кислоты взяли по справочнику [8]. Подставив в последнее выражение все известные концентрации, решаем уравнение относительно С 2
; С 2 = 0,01 М.
Пример 6. Рассчитайте концентрацию основания Ва(ОН)2 в растворе с рН = 11,3. Коэффициент активности γ (ОН−) = 0,965.
Р е ш е н и е
Ва(ОН)2 – щелочь, сильный электролит, диссоциирует по схеме Ва(ОН)2 → Ва2+ + 2ОН−. Из формулы (41)
рОН = 14 – рН = 14 – 11,3 = 2,7.
Активность ионов ОН− определим из уравнения (40)
моль/дм3.
Из соотношения (26) находим концентрацию ионов ОН−
моль/дм3.
Из схемы диссоциации следует, что
С2 (Ва(ОН)2) = 1/2×[ОН−] = 0,0021/2=0,00105 моль/дм3.
Пример 7. Рассчитайте рН буферного раствора, содержащего в 1 дм3 0,1 моль СН3СООН и 0,2 моль NaСН3СОО. Оцените буферную ёмкость данного раствора по отношению к НСl.
Р е ш е н и е
По справочнику [8] находим значение константы диссоциации уксусной кислоты К Д(СН3СООН) = 1,75 · 10–5. Тогда
р К Д(СН3СООН) = –lg К Д(СН3СООН) = –lg(1,75 · 10–5) = 4,757.
По формуле (43) определяем рН раствора
рН = 4,757 – lg = 5,058.
При добавлении кислоты рН буферного раствора будет уменьшаться. Обозначим буферную ёмкость раствора по отношению к НСl через х моль. Тогда при добавлении х моль НСl к 1 дм3 раствора пойдет реакция
NaСН3СОО + НСl = NaСl + СН3СООН.
Концентрация СН3СООН увеличится до (0,1 + х) моль/л, а концентрация NaСН3СОО уменьшиться до (0,2 – х) моль/л.
При добавлении НСl в количестве, равном буферной ёмкости раствора, рН понизится на единицу, т. е. будет равным 4,058. В этом случае из (39)
[Н+] = 10–4,058 = 8,75·10–5.
По формуле (42)
[Н+] = или 8,75 · 10-5 = ;
; х = 6,67 моль/дм3.
Буферная ёмкость раствора по отношению к НСl равна 6,67 моль/л.
Пример 8. К 100 мл крови для понижения рН от 7,36 до 7,00 необходимо добавить 3,6 мл соляной кислоты с концентрацией 0,1 М. Чему равна буферная ёмкость крови по кислоте?
Р е ш е н и е
По формуле (45) найдем буферную ёмкость раствора по кислоте
= моль/л.
Дата публикования: 2015-02-18; Прочитано: 2274 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!