Материал: 3755
17
4.11.Сколько граммов HCl содержится в 1 дм3 0,1 М раствора соляной кислоты?
4.12.Титр раствора H2SO4 составляет 0,0049 г/см3. Какова его нормальная (эквивалентная) концентрация?
4.13.Определите массу нитрата натрия, которая требуется для приготовления 2 дм3 децимолярного раствора.
4.14.Определите массовую долю (в%) карбоната калия в его 2 М растворе
(ρ = 1,21 г/см3).
4.15.Рассчитайте титр 0,05 н. раствора H2SO4.
4.16.Титр раствора Ba(OH)2 равен 0,00855 г/см3. Какова нормальная (эквивалентная) концентрация этого раствора?
4.17.Сколько граммов H2SO4 содержится в 2 дм3 0,2 н. раствора серной кислоты?
4.18.Определите массовую долю (в%) КОН в его 2 М растворе (ρ = 1,095 г/см3).
4.19.Сколько граммов AgNO3 необходимо взять для приготовления 2 дм3 0,05 М раствора?
4.20.Титр Ba(OH)2 равен 0,0086 г/см3. Какова его нормальная (эквивалентная) концентрация?
4.21.Определите нормальную (эквивалентную) концентрацию фосфорной кислоты с ρ = 1,060 г/см3.
4.22.Титр раствора AgNO3 равен 0,00169 г/см3. Определить его молярную концентрацию.
4.23.Какую массу сульфита натрия необходимо взять для приготовления 2 дм3 0,1 н. раствора Na2SO3, участвующего в полуреакции
Na2SO3 - 2ē + H2O = Na2SO4 + 2H+?
4.24.Определите массу NaOH, необходимую для приготовления 200 см3 раствора с массовой долей NaOH 30% (плотность раствора ρ = 1,33 г/см3).
4.25.В 40 г воды растворили 3,5 г медного купороса CuSO4 ∙ 5H2O. Рассчитать массовую долю (в%) сульфата меди в полученном растворе.
Тема 5. Определение кислотности растворов электролитов
По степени диссоциации электролиты делят на сильные и слабые. Сильные электролиты практически полностью диссоциируют в растворах.
18
К ним относятся: 1) неорганические кислоты – соляная HCl, иодоводородная HJ, бромоводородная HBr, азотная HNO3, серная H2SO4, хлорная HClO4, марганцовая HMnO4; 2) гидроксиды щелочных и щелочно-
земельных металлов – KOH, NaOH, LiOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2; 3) все соли, в
том числе считающиеся практически нерастворимыми в воде, так как они в действительности растворяются, но в очень малой степени. Растворы таких солей сильно разбавлены, в них нет недиссоциированных молекул, а есть только ионы, число которых незначительно.
Слабые электролиты – вещества, которые частично диссоциируют на ионы. К ним относятся: 1) неорганические кислоты – угольная H2CO3, кремневая H2SiO3, сернистая H2SO3, азотистая HNO2, фосфорная H3PO4, хлорноватистая HClO, циановодородная (синильная) HCN, борная H3BO3, сероводородная H2S и др.; 2) малорастворимые в воде гидроксиды металлов, гидроксид аммония и вода; 3) органические кислоты: муравьиная HCOOH, уксусная CH3COOH, щавелевая H2C2O4 и др. ; 4) комплексные ионы, например, [Ag(NH3)2]+.
По кислотно-основным свойствам растворы подразделяются на кислые, нейтральные и щелочные. Это качественная характеристика среды. Для количественной характеристики используют молярную концентрацию ионов водорода. Более удобно кислотность (основность) водных растворов выражать через десятичный логарифм молярной концентрации ионов Н+, взятый с обратным знаком. Эта величина
называется водородным показателем и обозначается символом рН: |
|
рН = - lg c(H+). |
(5.1) |
По аналогии с рН введен гидроксильный показатель рОН, |
|
рОН = - lg c(OH-). |
(5.2) |
Ионное произведение воды Kω – постоянную величину для чистой воды и водных растворов – также можно представить в логарифмической
форме |
|
Кw = с(Н+) с (ОН-) = 1 ∙ 10-14, |
(5.3) |
рКw = рН + рОН = 14. |
(5.4) |
Если раствор нейтральный , то рН = рОН = 7. В кислом растворе рН < 7, в щелочном растворе рН > 7.
19
Определение рН среды – важная аналитическая задача. При расчете рН сильных кислот и оснований учитывают их практически полную диссоциацию в воде.
Пример 1. Считая диссоциацию хлороводородной кислоты в воде полной, вычислите рН 0,01 М раствора HCl.
Решение. Концентрация ионов водорода в растворе равна концентрации хлороводородной кислоты
с(Н+) = 0,01 моль/дм3, рН = - lg c(H+), рН = - lg 1 ∙10-2 = 2.
Пример 2. Рассчитать рН 0,56% раствора гидроксида калия (ρ = 1 г/см3). Решение. Определяем молярную концентрацию 0,56% раствора
КОН по формуле 4.11.
с(КОН) |
0,56 1 10 |
0,1 моль / дм3 |
, |
|
|
||||
56 |
||||
|
|
|
рОН = - lg c(OH-) = - lg 0,1 = 1,
рН = 14 – рОН = 14 -1 = 13.
Слабые кислоты и основания диссициациируют в растворе мало.
HA + H2O = H3O+ + A-.
Можно считать, что с(НА) = [HA], и [H+] = [A-], тогда выражение константы кислотности Ка принимает следующий вид:
|
|
|
[H ][A ] |
|
|
|
[H ]2 |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
K a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
||
|
|
[HA] |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
c(HA) |
|
|
|
|||||||||||||
отсюда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
pK a |
1 |
lg c(HA) . |
|
|||||
[H ] K a c(HA) |
|
|
и |
pH |
|
|
(5.5) |
|||||||||||||||||
2 |
2 |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Аналогично, допуская, что в растворе слабого основания |
||||||||||||||||||||||||
единственным источником OH- – ионов может быть равновесие |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
В + Н2О = ВН+ + ОН-, |
|
|
|
|||||||||||||||||||
получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
[OH-] = K в с(В), (где Кв – константа основности) |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
рОН |
|
1 |
|
pK |
|
1 |
lg c(B), |
|
|
|
||||||||||||
|
|
2 |
в |
2 |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
или рН 14 |
|
|
|
1 |
pK в |
|
|
|
1 |
lg c(B). |
|
|
(5.6) |
|||||||||||
2 |
2 |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
20
Значения рКa и pKв приведены в Приложении 1.
Пример 3. Рассчитайте рН 0,01 М раствора уксусной кислоты. Решение. Показатель константы кислотности рКа уксусной кислоты
согласно справочным данным равен 4,76. Решение проводим по формуле 5.5.
рН |
1 |
4,76 |
1 |
lg1 10 2 |
2,38 1 3,38. |
|
2 |
2 |
|||||
|
|
|
|
5.1.Рассчитать рН 0,01 М раствора HNO3.
5.2.Рассчитать рН 0,02 М раствора NaOH.
5.3.Рассчитать рН 0,36% раствора HCl (ρ = 1 г/см3).
5.4.Рассчитать рН 0,6% раствора уксусной кислоты (ρ = 1 г/см3).
5.5.Рассчитать рН 0,17% раствора аммиака (ρ = 1 г/см3).
5.6.Рассчитать рН 0,5% раствора аммиака (ρ = 0,996 г/см3).
5.7.Рассчитать рН 0,6% раствора гидроксида натрия (ρ = 1,005 г/см3).
5.8.Рассчитать рН водного раствора, 200 см3 которого содержат 4,0 г гидроксида натрия.
5.9.Рассчитать рН водного раствора, 100 см3 которого содержат 0,56г гидроксида калия.
5.10.Рассчитать рН 0,02 М раствора HClO4.
5.11.Рассчитать рН раствора ,1 дм3 которого содержит 5,6 г гидроксида калия.
5.12.Рассчитать рН 0,05 М раствора HNO3.
5.13.Рассчитать рН 0,01 М раствора NH4OH.
5.14.Рассчитать рН 1% раствора хлорной кислоты HClO4 (ρ = 1,005 г/см3).
5.15.Рассчитать рН 0,3% раствора уксусной кислоты (ρ = 1 г/см3).
5.16.Рассчитать рН раствора молочной кислоты HC3H5O3 с концентрацией 0,01 моль/дм3.
5.17.Рассчитать рН раствора бензойной кислоты C6H5COOH с концентрацией 0,1 моль/дм3.
5.18.Рассчитать рН раствора муравьиной кислоты HCOOH, с концентраций 0,02 моль/дм3.
5.19.Рассчитать рН 0,02 М раствора LiOH.
5.20.Рассчитать рН 0,05 М раствора NaOH.
21
5.21.Рассчитать рН 0,03 М раствора КОН.
5.22.Рассчитать рН водного раствора, 100 см3 которого содержат 2г гидроксида натрия.
5.23.Рассчитать рН раствора, 2 дм3 которого содержат 0,2 моль HCl.
5.24.Рассчитать рН 0,15% раствора уксусной кислоты (ρ = 1 г/см3).
5.25.Рассчитать рН 0,34% раствора аммиака (ρ = 1 г/см3).
Тема 6. Гидролиз солей
Для предложенных водных растворов солей Вашего варианта определите возможность протекания реакции гидролиза. Необходимо вспомнить, что реакция между ионами соли и водой протекает только в том случае, если образуются слабые (в том числе малорастворимые) электролиты (см. Приложение 4). Это приводит к смещению равновесия в диссоциации воды и, следовательно, к изменению рН среды. Таким образом, чтобы выполнить это задание, надо знать сильные и слабые кислоты и основания, а также шкалу рН в водных растворах. Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием не приводят к смещению равновесия и изменению рН среды.
В случае протекания реакции гидролиза запишите соответствующие уравнения реакции, определите тип гидролиза (по катиону или аниону) и определите реакцию среды (рН >7; рН = 7; рН<7).
6.1.Bi(NO3)3, KCl, K2SO4, BaCl2, Na2SO3.
6.2.KJ, Na2HPO4, SnCl2, NaCl, NaNO3.
6.3.MgCl2, FeCl2, Na2S, Na2SO4, NaCl.
6.4.K2CO3, NaBr, AlCl3, KCl, Ba(CH3COO)2.
6.5.KJ, Fe(NO3)3, Ca(NO3)2, NH4NO3, NH4NO2.
6.6.LiCl, Ca(CH3COO)2, Na2SO4, BaCl2, (NH4)2SO4.
6.7.Na2SO4, (NH4)2SO4, Al2(SO4)3, Na2SO3, NaNO3.
6.8.NH4NO2, CaCl2, KCl, NaNO3, KCN.
6.9.Na2SO3, K2SO4, K2S, NaNO3, FeCl3.
6.10.Ba(NO3)2, FeCl3, NaBr, K2SO4, (NH4)2S.
6.11.Na2SO4, Na2CO3, (NH4)2CO3, KJ, SnCl2.
6.12.K2SO3, BiCl3, NH4Cl, KJ, NaNO3.