Расчёт pH в растворах слабых (средних) кислот и оснований.

Слабые (и средние) электролиты в водных растворах диссоциируют не полностью, равновесие в этих растворах описывается с помощьюконстант диссоциации (ионизации):

К_А - константы кислотности и К_В. - константы основности, которые связаны со степенью диссоциации (a) законом разбавления Оствальда:

Для электролитов, степень диссоциации которых меньше 5% при концентрации более 10 моль/дм или Кд меньше 1*10^-4 закон разбавления Оствальда выражается:

Расчёты рН в таком случае ведут по формулам:

Для слабой кислоты:

[Н⁺]= a • C_на =

Þ рН =- lg

Для слабого основания:

[OН^-]= a • C_B =

Þ рОН =- lg

Þ pH = 14 – pOH или [Н⁺] = K_w/ [ОН^-] Þ pH – lg[H⁺]

Примеры решения задач по расчёту рН растворов слабых кислот и оснований.

Пример 8.Вычислить рН 0,001 Н уксусной кислоты, если =0,13

Решение:

Пример 9.Определить:

А) рН 0,01н СН₃СООН, если

В) рН 0,01н NH₄OH, если

Решение: Представив уравнение в логарифмической форме получим ,

таким образом для одноосновной кислоты

, следовательно , для слабого основания ;

, следовательно

Пример 10. Концентрация ионов Н⁺ в растворе равна 2^.10^-4 моль/дм . Вычислить концентрацию ОН^-, рН и рОН в этом растворе.

Решение:

;

Пример 11.Вычислить рН раствора, в 500мл которого растворено 2г NaOH.

Решение:

РН=14-рС_основ;

; рН = 14 – 1 = 13

Пример 12. Рассчитать рН 0,01 моль/дм³ раствора аммиака, К_NH3*Н2O = 1,76*10^-5.

Решение.

В водном растворе аммиака имеет место равновесие

NH₃ + Н₂O Û NH₄⁺ + ОН^-

Поскольку раствор аммиака - слабое основание и K_B < 1*10^-4 , то расчёт ведут следующим образом:

[OH^-] =

рОН= - lg [ОН^-] = - lg 4,2 • 10-3 = 3- 0,623= 2,38

pH = 14- рОН = 14 - 2,38= 11,62

Пример 13. Степень диссоциации СН₃СООН в 0,1 моль/дм³ растворе равна 1,32*10^-3. Вычислить концентрации ионов Н⁺ и СНзСОO^-, pH раствора и К_д кислоты.

Решение.

Записывают уравнение диссоциации уксусной кислоты

СН₃СООН + Н₂O Û Н₃О⁺ + СН₃СОО^-

СН₃СООН - слабая кислота, поэтому

[H=] = a*CH₃COOH = 1,32*10^-2*0,1 = 1,32*10^-3 моль/дм³

pH= - lg [H⁺]= - lg 1,32 • 10 ^-3 = 3 - 0,12 = 2,88 [Н⁺] = [СН₃СОО^-] = 1,32*10^-3 моль/дм³

Из закона разбавления Оствальда находят К_{СН3СООН}:

К_{СН3СООН} = a²* С_{СН3СООН} = (1.32*10^-2)² • 0,1 = 1,74 *10^-5

Задачи:

Расчет концентрации ионов и ионной силы в растворах сильных электролитов

1. Считая диссоциацию полной, вычислить концентрации ионов:

А) К⁺ в 0,5М растворе K₂SO₄, K₃PO₄;

Б) Al³⁺ в 2М растворе Al₂(SO₄)₃, AlCl₃.

2. Вычислить ионную силу в растворах:

0,3 М хлорида бария, 0,06 М ортофосфата калия, 0,02 М сульфата алюминия.

Ответ: (0,9;0,36; 0,3)

3. Рассчитать ионную силу раствора, содержащего в 1 дм 0,01 моль сульфата натрия и 0,01 моль сульфатажелеза (III).

Ответ: (0,18)

4. Рассчитать коэффициент активности и активность иона Сl^- в 0,015 М растворе хлорида цинка.

Ответ: (0,82; 2,45•10 моль/дм³)

5. Вычислить активность ионов Na⁺,H⁺ ,SO₄^2- в растворе с концентрацией 2•10 моль/дм³ сульфата натрия и 5•10 моль/дм³ серной кислоты.

Ответ: (3,16*10 моль/дм³ ; 7,9х10 моль/дм³ ; 8,2*10 моль/дм³ )

6. После растворения хлорида калия, сульфата магния и сульфата железа (III) в воде молярная концентрация этих солей равна соответственно: 0,05; 0,02 и 0,01 моль/дм³ . Вычислить ионную силу раствора.

Расчет концентрации ионов, рН и РОН в растворах слабых электролитов:

7. Вычислить рН 0,01н раствора гидроокиси аммония, степень диссоциации которой равна 0,1.

8. Активная кислотность желудочного сока равна 0,047. Найти рН желудочного сока.

9. Найти рН молочной кислоты, константа диссоциации которой равна 1,44^.10^-4, С=0,01.

10.Вычислить рН раствора азотной кислоты, если массовая доля кислоты в растворе равна 4% ( ).

11.Вычислить концентрацию и число ионов водорода в крови объёмом 100мл,если рН крови=7,36.

12.К 99 мл воды добавили 1 мл 0,1н NaOH. Как изменилось значение рН ? Ответ: 7-11

13. Вычислить концентрацию гидроксид-ионов при температуре 20⁰С, если концентрация ионов водорода равна 2^.10^-4г-ион/дм , =0,69^.10^-14.

14.Вычислить рН и рОН 0,001 моль/дм³раствора хлороводородной кислоты с учётом ионной силы раствора.

Ответ: (3,02; 0,99)

15.Сколько граммов гидроксида натрия потребуется для приготовления 500 см раствора, рН которого 9?

(Ответ: 2,10 г)

16.Вычислить рН 0,02 моль/дм³раствора серной кислоты, считая её диссоциацию на ионы полной. (Ответ: 1,40)

17 Рассчитать рН раствора гидроксида калия с массовой долей 0,19%. (12,53)

18 Вычислить активность гидроксид-ионов и ран⁺ в 0,01 моль/дм³ растворе гидроксида калия. (Ответ: 9*10 моль/дм³ ; 11,95)

19 Вычислить концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов в растворе хлороводородной кислоты при рН 4.

(Ответ: 10 моль/дм³ ;10 моль/дм³ )

20 Рассчитать рН 0,60%-ного раствора уксусной кислоты. (Ответ: 2,38)

21 Вычислить рН 0,1 моль/дм раствора фенола, если K_С6Н5_OH = 1*10 . (5,48)

22 Чему равна степень диссоциации 0,01 моль/дм³ водного раствора уксусной кислоты, если К_{снзСООН} = 1,76*10^-5? (4,2 * 10 или 4,20%)

23 Вычислить рН 10%-ного раствора аммиака. Ответ: (11,71)

24 Найти концентрацию водородных ионов в 2М,0,5М и 0,2М растворе уксусной кислоты (К_д = 1,8 10^-5).