Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Растворы слабых электролитов↑ Стр 1 из 3Следующая ⇒ Содержание книги
Поиск на нашем сайте
Пример 1 Рассчитайте степень диссоциации, рН, с(Н3О +) и с(ОН-) в водном растворе уксусной кислоты с концентрацией 0,1моль/л. рКа(СН3СООН) = 4,76.
Решение: Протолитическое равновесие: CH3COOH +H2O = CH3COO- + H3O+ Сопряжённые пары: кислота СН3СООН и сопряжённое с ней основание СН3СОО-, Основание Н2О и сопряжённая с ним кислота Н3О+. Константа протолитического равновесия- константа кислотности уксусной кислоты Ка = Для слабых электролитов ионная сила мала и коэффициент активности можно принять равным 1. Тогда: Ка = Поскольку с(СН3СОО-) =с(Н3О+) предыдущее выражение можно представить в виде: Ка = ; Ка·с(CH3COOH) = c(H3O+)2. Прологорифмировав левую и правую часть, получим: рКа – lgc(CH3COOH) = 2pH Равновесная концентрация уксусной кислоты равна исходной за вычетом концентрации, подвергнутой протолизу, т.е. сисх.- с(Н3О+)[или с(СН3СОО-), поскольку они равны] Для слабых электролитов, в растворах которых концентрация ионов очень мала можно принять сисх – с(Н3О+) сисх. Тогда: 4,76 – lg0,1 = 2pH. pH = 2,88. pOH = 14 – 2,88 = 11,12. c(H3O+) =1,32·10-3. c(OH-) = 7,59·10-12 Степень диссоциации Пример 2. Рассчитайте [HCO3-] и [CO32-] в 0,01М растворе угольной кислоты, если рН этого раствора равен 4,5. Ка1 = 4,45∙10-7 Ка2 =4,69∙10-11 .
Решение: Протолитические равновесия: 1 ступень: H2CO3 + H2O = HCO3- + H3O+ 2 ступень: HCO3- + H2O = CO32- + H3O+ pH = 4,5. Отсюда [H3O+] = 3,16∙10-5 моль/л Константа протолиза(константа кислотности) по первой ступени: Отсюда [HCO3-] = 4,45∙ 10-7 ∙ 10-2 / 3,16∙10-5 = 1,41∙10-4 моль/л. Отсюда [CO32-] = 4,69∙10-11 ∙ 1,41∙10-4 / 3,16∙10-5 = 2,09∙10-10 моль/л. Пример 3. Вычислите концентрационную константу кислотности уксусной кислоты в водном растворе Mg(NO3)2 с концентрацией соли 0,05 моль/л, если рКо = 4,75.
Решение: Термодинамическая константа кислотности уксусной кислоты: Концентрационная константа кислотности уксусной кислоты: аCH3COO- = fCH3COO- ∙[CH3COO-]; aH3O+ = fH3O+ [H3O+]; aСH3COOH = fCH3COOH∙[CH3COOH] Отсюда: Kо = Kc fCH3COO- fH3O+ / fCH3COOH∙, но поскольку для уксусной кислоты коэффициент активности практически равен 1, то Kc = Kо / fCH3COO- fH3O+ Ионная сила раствора в основном определяется сильным электролитом-солью: I = 0,5(0,05∙ 22 + 0,1∙1) = 0,15. В соответствии с таблицей: fCH3COO- = 0,79, а fH3O+ = 0,85. Если рКо = 4,75, то Ко = 1,78∙10-5 Тогда Кс = 1,78∙10-5 / 0,79∙0,85 = 2,65∙10-5 Пример 4. Рассчитайте рН 0,01М раствора молочной кислоты. Ка = 1,4 ∙ 10-4
Решение: Протолитическое равновесие: CH3CH(OH)COOH + H2O = CH3CH(OH)COO- + H3O+ Для слабых электролитов, у которых степень протолиза > 5%, уже нельзя считать концентрацию молекул, не подвергнутых протолизу, равной исходной концентрации электролита. Поэтому для молочной кислоты: [CH3CH(OH)COOH] = [CH3CH(OH)COOH] исх. - [H3O+] Тогда: Ka = [H3O+] [CH3CH(OH)COOH] / [CH3CH(OH)COOH] = [H3O+]2 / [CH3CH(OH)COOH] исх. – [H3O+] [H3O+]2 + Ka[H3O+] - Ka[CH3CH(OH)COOH] исх. = 0
[H3O+] = 0,5 (-Ka + √ Ka2 + 4Ka[CH3CH(OH)COOH] исх.;
[H3O+] = 0,5 (-1,4 ∙10-4 + √ (1,4 ∙ 10-4)2 + 4 ∙ 1,4 ∙10-4 ∙ 10-2) = 1,12∙ 10-3 моль/л.. pH = 2,9
Пример 5. Рассчитайте рН раствора HCN с концентрацией 10-6 моль/л. Ка = 6,2 ∙10-10
Решение: Для слабых электролитов с концентрацией < 10-4 моль/л, у которых константа протолиза < 10-8 необходимо учитывать автопротолиз воды. Протолитическое равновесие: HCN + H2O = CN- + H3O+ Уравнение электронейтральности: [H3O+] = [CN-] + [OH-]; [OH-] = Kw/ [H3O+]; Ka = [H3O+] [CN-] / [HCN]; [CN-] = Ka [HCN] / [H3O+]; Так как очень слабая, можно считать: [HCN] = [HCN] исх. Тогда: [H3O+] = Ka [HCN]исх. / [H3O+] + Kw/[H3O+]; [H3O+]2 = Ka [HCN]исх. + Kw; [H3O+] = √ Ka [HCN]исх. + Kw = √ 6,2 ∙ 10-10 ∙ 10-6 + 10-14 = 1,03 ∙ 10-7 моь/л . pH = 6,99. Пример 6. Рассчитайте рН раствора ацетата натрия с концентрацией 0,1 моль/л, а также степень протолиза(гидролиза) этой соли. Ка(СН3СООН) = 1,75 ∙10-5.
Решение: Протолитическое равновесие: CH3COO- + H2O = CH3COOH + OH- Константа протолиза(константа основности иона ацетата): Kb = [CH3COOH] [OH-] / [CH3COO-] [CH3COOH] = [OH-] а) Для приближенных расчетов можно считать, что [CH3COO-] = [CH3COO-] исх. б) Для точных расчетов: [CH3COO-] = [CH3COO-] исх. - [OH-]
Kb = Kw/ Ka = 10-14 / 1,75 ·10-5 = 5,75 ·10-10 а) Kw/Ka = [OH-]2 / [CH3COO-]; [OH-]2 = Kw/Ka [CH3COO-]; 2pOH = -lgKw + lgKa - lg[CH3COO-] = -lg10-14 + lg1,75 ∙10-5 - lg 0,1 = 10,24. pOH = 5,12. pH = 14 - 5,12 = 8,88. б) Kw/Ka = [OH-]2 / ([CH3COO-] исх. – [OH-]); [OH-]2 = Kw/Ka ([CH3COO-] исх. – [OH-]); [OH-]2 = 5,75 · 10-10 (0,1 – [OH-]); Пусть [OH-] = x. x2 + 5,75·10-10 x - 5,75 ·10-10 · 0,1 = 0; x = 7,6 ·10-6; [OH-] = 7,6 ·10-6 моль/л; рОН = 5,12. pH = 8,88. Степень гидролиза соли: h = [OH-] / [CH3COO-] исх. = 7,6 ·10-6 / 10-1 = 7,6 ·10-5 = 0,0076%. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ 1. Напишите уравнения протолитического равновесия и укажите сопряженные кислотно-основные пары в водных растворах: а) азотистой кислоты Ко (HNO2) = 5,1×10-4; б) аммиака Кo(NH3××H2O)= 1,76×10-5; в) угольной кислоты Ко (Н2СО3 )= 4,5 • 10-7 Ко (НСО3-) = 4,8×10-11 От каких факторов зависит стандартная константа равновесия Ко ? 2.Вычислите концентрационную константу основности аммиака Кс(NH3×H2O) и рKc(NH3×H2O)в 0,02 н растворе КС1, если рКо (NH3×H2O)=4,75. 3. Напишите уравнения реакций автопротолиза воды и безводной уксусной кислоты. 4. Как связаны константы кислотности и основности сопряженной пары NH4 + - NH3? Приведите вывод формулы. 5. Степень диссоциации уксусной кислоты равна 1,32 • 10-2,Ко= 1,75 • 10-5. Определите концентрацию кислоты, концентрацию ацетат-иона и рН раствора. Коэффициенты активностей ионов принять равными 1. 6. В О,1 М водном растворе аммиака рН=11,12. Вычислите степень диссоциации, константу основности и концентрацию ионов аммония в данном растворе. Коэффициенты активностей ионов принять равными 1. 7. К 50 мл 0,1 М раствора муравьиной кислоты (р=1,00 г/мл) добавили 50 мл 0,01 М раствора соляной кислоты (р=1,00 г/мл). Определите рН и степень диссоциации муравьиной кислоты в полученном растворе (р=1,00 г/мл), если К о(НСООН)= 1,37×10-4? Коэффициенты активностей ионов считать равными 1. 8. Напишите уравнение протолитического равновесия в водном растворе нитрата аммония. Сколько граммов NH4NO3 содержится в 100 мл его водного раствора, если рН=5,12? [Ко (NH3H2O) =1,76 •10-5 ]. Коэффициенты активностей ионов принять равными 1. 9. Рассчитайте рН раствора, полученного при смешивании 10 мл 0,1 М HNO2 и 20 мл 0,05 М КОН, если плотности растворов равны 1,00 г/мл [К о (HNO2). =5,1×10-4]. Коэффициенты активностей ионов принять равными 1. БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ Пример 1. Рассчитайте рН раствора, приготовленного смешением 300мл 0,05М KH2PO4 и 200мл 0,1М Na2HPO4. pKa(H2PO4 -)= 7,2.
Решение: рН буферного раствора равно: рН = рКа + lg Определяем ионную силу раствора. KH2PO4 = K+ +H2PO4- Na2HPO4 = 2Na+ + HPO42- 0,05 0,05 0,05 (моль) 0,1 0,2 0,1 (моль) Объём буферного раствора: 300мл + 200мл = 500 мл =0,5л. Концентрации ионов в буферном растворе равны: )= моль/л c(Na )= = 0,08моль/л c(H2PO4-)= = 0,03 моль/л c(HPO42-)= = 0.04 моль/л Ионная сила J= 0,5 (0,03·12 + 0,03·12 + 0,08·12 + 0,04·22)= 0,15. По таблице находим коэффициенты активности f ионов. f(H2PO4-) =0,81. f(HPO42-) = 0,41.Рассчитываем рН данного буферного раствора: pH= +lg = 7,03. Пример 2 Какие объёмы 0,2М NH3·H2O и 0,1М NH4Cl необходимо взять для приготовления 200 мл буферного раствора с рН=9,54? pKb(NH3·H2O)=4,76. Ионная сила раствора J= 0,1. Решение: Коэффициент активности нейтральных молекул можно принять равными 1, а f(NH4+) = 0,81 в соответствии с ионной силой. pН данной буферной системы равно: рН = рКа(NH4+) + lg pKa(NH4+) = 14 – pKb = 14 – 4,76 = 9,24. pH = 9,24 + lg Предположим, что для приготовления буферного раствора взяли x (л) раствора аммиака. Тогда раствора хлорида аммония будет (0,2 – x)л. c(NH3·H2O) = =x(моль/л) c(NH4+)= =(0,1-0,5x) моль/л. Подставляем полученные данные в уравнение для рН буферной системы: 9,54 = 9,24 + lg lg x= 0,0895 (л) =89,5 мл 90мл. V(NH3·H2O) = 90мл V(NH4Cl) = 110мл
Пример 3 а) Рассчитайте рН ацетатной буферной системы, приготовленной смешением 200мл 0,1м СН3СООН и 200мл 0,1М СН3СООNa. рКа(СН3СООН) = 4,76. б) Рассчитайте рН данной буферной системы после добавления 10мл 1М HCl и буферную ёмкость по кислоте. в) Рассчитайте рН данной буферной системы после добавления 10 мл1М NaOH и буферную ёмкость по щёлочи. Решение: а) рН ацетатной буферной системы равна: рН= 4,76 + lg Концентрации буферных кислоты и основания равны: c(CH3COO-) = с(СH3COOH) = моль/л Для определения коэффициента активности определяем ионную силу: J=0,5(0,05 + 0,05)= 0,05. Концентрацией ионов, которые даёт слабый электролит – уксусная кислота пренебрегаем в виду их малости. Из таблицы находим коэффициенты активности ацетат – иона и иона натрия:f=0,84. Рассчитываем рН буферной системы: pН = 4,76 + lg б) При добавлении соляной кислоты протекает реакция: CH3COO- + H3O+ = CH3COOH +H2O, 0,02 0,01 0,01 моль В растворе было:n(CH3COO-) = 0,05·0,4 = 0,02 моль. Добавили n(HCl) = 0,01·1 = 0,01моль. При этом сильная кислота заменяется в эквивалентных количествах на слабую (буферную) кислоту, а буферное основание в эквивалентных количествах уменьшается. (В этом заключается механизм буферного действия). В результате реакции буферного основания осталось: 0,02 –0,01 = 0,01 моль, а буферной кислоты стало: 0,02 + 0,01 = 0,03 моль. Поскольку количество ионов в результате такой реакции не меняется, ионная сила не изменяется и коэффициент активности остаётся прежним. Тогда рН = 4,76 + lg Буферная ёмкость по кислоте равна: Bк = моль/л. в) При добавлении щёлочи в буферную систему протекает реакция: CH3COOH + OH- = CH3COO- + H2O 0,02 0,01 0,01 моль В растворе было: n(CH3COOH) = 0,05·0,4 = 0,02моль. Добавили n(NaOH) = 0,01·1моль. При этом сильное основание ОН- заменяется в эквивалентных количествах на слабое(буферное основание), а буферная кислота в эквивалентных количествах уменьшается. В результате реакции буферной кислоты осталось: 0,02 –0,01 = 0,01 моль, а буферного основания стало: 0,02 + 0,01 = 0,03 моль. Поскольку ионная сила не меняется, коэффициент активности остаётся прежним 0,84. Тогда рН = 4,76 + lg Буферная ёмкость по щёлочи равна: Вщ = моль/л. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ 1. Напишите уравнения протолитических равновесии в следующих буферных растворах: а) уксусная кислота и ацетат натрия; б) угольная кислота и гидрокарбонат натрия; в) аммиак и хлорид аммония; г) дигидрофосфат калия и гидрофосфат натрия. 2. Рассчитайте рН буферного раствора, содержащего 0,01 моль КН2 РО4. и 0,02 моль Na2 НРО4 в 500 мл раствора [Ка(H3PO4) =7,1 • 10-3,Ка (H2PO4-) = 6,2×10-8, Kа (HPO42-) = 5,0 ×10 –13 ]. Какие реакции будут протекать при добавлении к этому раствору небольшого количества КОН или HNO3? Объясните механизм буферного действия. 3. Какие объёмы 0,2 М NH3 и 0,5 М NH4NO3 необходимовзять для приготовления 200 мл буферного раствора с рН=8,16 [Кв (NH3 ×H2O) =1,76 ×10-5] Вычислите рН после добавления в этому раствору 5 мл 0,2 М НС1 и напишите уравнения протекающих реакций. Плотности растворов считать равными 1,00 г/мл. 4. Рассчитайте молярное соотношение основания и сопряженной кислоты в буферном растворе, содержащем СН3 СООН и СН3 COONa, рН которого равен 4,86 [Ка(СН3СООН) =1,76 • 10-5 ].Какова буферная ёмкость этого раствора по кислоте ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ
Пример1. Рассчитайте растворимость фосфата бария, если ПР(Ba3(PO4)2) = 6,3·10-39.
Решение: Ba3(PO4)2 = 3Ba2+ + 2PO43- Если s- растворимость фосфата бария, то: [Ba2+]= 3s, [PO43-] = 2s. ПР = (3s)3 (2s)2 = 108s5 = 6,3 ·10-39. Отсюда s = √ 6,3 ·10-39 / 108 = 9 10-9 моль/л.
1. Дайте определение понятиям: «произведение растворимости», «растворимость». 2. Вычислите произведение растворимости хромата серебра, если в 500 мл воды при 25°С растворяются 0,011 г Аg2 СгО4. 3. Произведение растворимости АgС1 равно 1,810-10 Вычислите растворимость соли (моль/л и г/л) в воде и 0,01М КС1. Коэффициенты активностей ионов принять равными 1. 4. Смешали 10 мл 0,01М раствора СаС12и 40 мл 0.01М раствора оксалата аммония (NH4)2C2O4. Выпадет ли осадок оксалата кальция, если ПР(CaC2O4) =2 10-9? 5. В раствор, содержащий 0,01 моль/л BaCl2, и 0,01 моль/л SrCl2, медленно добавляют раствор сульфата натрия. Какой осадок выпадет первым, если ПР(BaSO4) =1,1 10-10; ПР(SrSO4)=3,2 • 10-7?
|
||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-16; просмотров: 898; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.17.176.167 (0.007 с.) |