Заказ №38777

Задача 2 Рассчитайте рН растворов:

Решение

Определим значение водородного показателя данных растворов. Так как предложенные кислоты (HCl, HSCN, CH3COOH) – одноосновные, а основания (NaOH,NH4OH) – однокислотные для данных растворов нормальность раствора равна молярности: См = Сн = 0,125 моль/л.

1) Соляная (HCl) и HSCN - родановодородная (тиоциановая) кислоты – сильные электролиты. Концентрация ионов Сион в растворе электролита зависит от молярной концентрации электролита СМ, его степени диссоциации α и числа ионов данного вида n, получаемых при диссоциации электролита: Сион = См × α ×n. Расчеты без учета ионной силы

а) HCl - сильный электролит, имеется полная диссоциация на ионы. Уравнение диссоциации в водном растворе: HCl → Н+ + ClСогласно уравнению диссоциации, α = 1; n =1, тогда концентрация ионов Н+ в растворе молярной концентрации раствора HCl: С(HCl) = С(Н+) = 0,125 моль/л. Рассчитаем водородный показатель (рН) данного раствора кислоты по формуле: рН = - lg [Н+ ], рН = - lg0,125 = - (-0,9) = 0,9. Следовательно, рН = 0,9 < 7 – среда раствора сильнокислая. Расчеты с учетом ионной силы Для электролитов, состоящих из однозарядных ионов, значение ионной силы раствора численно равно концентрации раствора, в данном случае: Jс = 0,125. Зависимость коэффициента активности от ионной силы очень разбавленного раствора определяется по формуле Дебая-Хюккеля: lg f = - 0,5z2 (Jс) 1/2 . lg f = - 0,5×12 (0,125) 1/2 = - 0,1768, откуда f(Н+ ) = 0,6656; Тогда активная концентрация иона водорода равна: а(Н+) = f × С(иона) = 0,6656×0,125 = 0,0832 моль/л. рН = –lg а(Н+) = –lg 0,0832 = 1,08. рН = 1,08 < 7 – среда раствора сильнокислая (более точное вычисление).

Ответ: без учета ионной силы pH = 0,9; с учетом ионной силы pH = 1,08.

б) Уравнение диссоциации в водном растворе HSCN: HSCN ↔ Н + + SCNОпределим степень электролитической диссоциации HSCN, используя формулу: к ты к ты C K     , К – константа диссоциации кислоты, К(HSCN) = 1·10-1 ; С – молярная концентрация раствора кислоты, моль/л. 0,80 1,25 10 1,0 10 1 1        ; С(Н+) = 0,125× 0,8 ×1 = 0,10; рН = - lg0,1= -(-1) = 1. Следовательно, рН = 1 < 7 – среда раствора сильнокислая. 2) NaOH – сильное основание: NaOH ↔ Na+ + OH– Расчеты без учета ионной силы Концентрация гидроксид-ионов в растворе OH– равна молярной концентрации NaOH: [OH– ] = С(NaOH ) = 0,125 моль/л. Гидроксильный показатель раствора рОН определим по формуле: рОН = – ℓg[OH– ] рОН = – ℓg0,125 = - (- 0,9) = 0,9 рН = 14 – рОН = 14 – 0,9 = 13,1 – среда раствора сильно щелочная. Расчет с учетом ионной силы а) По найденной активности а ОН-, вычислим рОН: рОН = - lg а ОНгде а = 0,0832 моль/л – взяли из расчета 1, так как аН+ = а ОН -). рОН = - lg0,0832 = 1,08 б) Находим водородный показатель pH раствора NaOH: pH = 14 – 1,08 = 12,92 – среда раствора сильно щелочная (более точное вычисление). Ответ: без учета ионной силы pH = 13,1; с учетом ионной силы pH = 12,92.

3) Уксусная кислота CH3COOН – слабая одноосновная кислота, поэтому в водных растворах она диссоциирует не полностью по уравнению: CH3COOН ↔ H + + CH3COO- . Выражение для константы диссоциации имеет вид: Ка [ ] [ ] [ ] 3 3 СН СООН Н СН CОО     , где Ка – обозначание константы диссоциации слабых кислот (константа кислоткости); КCH3COOН = 1,74·10-5 .