1. Рассчитать рН раствора, полученного смешением 25 см3 0,1М раствора HCl, 20 см3 0,2М раствора NaOH и 50 см3 воды.
Дано: = 20см3 = 0,2 моль/л = 25см3 = 0,1 моль/л |
рН -? |
РЕШЕНИЕ:
NaOH + HCl → NaCl + H2O (7.5)
Рассчитываем химическое количество исходных веществ:
= ? = 0,2 ?20?10-3 = 4?10-3 = 0,004 моль,
= ? = 0,1?25?10-3 = 2,5?10-3 = 0,0025 моль
10-3 – коэффициент перевода мл в л.
Из уравнения реакции (7.5) следует, что число моль NaOH, вступившего в реакцию, равно числу моль HCl.
Определяем вещество, оставшееся в избытке:
0,004 моль > 0,0025 моль.
Следовательно, в избытке, который определяет рН среды остался NaOH.
Тогда количество избыточного NaOH в растворе:
= 0,004 - 0,0025 = 0,0015 моль.
Учитывая, что суммарный объем раствора складывается из объемов двух растворов и воды,
= + + = 25?10-3 + 20?10-3 + 50?10-3 = 95?10-3л,
Молярная концентрация NaOH равна:
= = 0,016 моль/л.
Так как диссоциация NaOH протекает по уравнению:
NaOH = Na+ + OH-, то
= 0,016 моль/л.
рОН = - lg = - lg 0,016 = 1,80.
рН = 14 – рОН,
рН = 14-1,80 = 12,20.
Ответ: рН = 12,20.
2. Определить, образуется ли осадок, если смешали 100 см 0,01М водного раствора хлорида кальция и 200 см 0,02М водного раствора карбоната натрия.
|
|
Дано: с = 0,01M с = 0,02M V = 100 cм V = 200 cм |
Образуется ли осадок? |
РЕШЕНИЕ:
При смешении растворов протекает следующая реакция:
СaCl2+Na2CO3= CaCO3↓+ NaCl (7.6)
Осадок CaCO образуется только в случае, если
с ·с >ПР =5·10 (табл.)
Поскольку смешали 100 cм раствора CaCl и 200 cм Na CO , то объем раствора после смешения составляет 300 cм . После смешения с учетом разбавления растворов концентрации ионов Ca2+ и CO 2- будут равны:
с = с · ·n ; с = с · ·n
CaCl и Na CO - сильные электролиты, = 1.
Процессы диссоциации CaCl и Na CO протекают по следующим уравнениям:
CaCl = Ca +2Cl
Na CO = 2Na +CO
следовательно, n = 1 и n = 1.
с = 0,01·1·1 = 3,3·10 моль/л,
с = 0,02·1·1 = 1,3·10 моль/л.
с ·с = 3,3·10 ·1,3·10 = 4,29·10
Так как 4,29·10-5 > 5·10-9 (ПР ), то осадок CaCO образуется.
Ответ: осадок CaCO образуется.
3.Вычислить рН 0,0IM водного раствора HNO2, содержащего, кроме того, 0,02 моль/л KNO2.
Дано: с = 0,01 M с = 0,02 M |
рН -? |
РЕШЕНИЕ:
рН = - lg с
HNO2 <=> H+ + NO (7.7)
KNO2 = K+ + NO (7.8)
Прибавление KNO2 к раствору HNO2 смещает равновесие диссоциации HNO2 влево за счет увеличения концентрации иона NO2-. В результате, в системе устанавливается равновесие при новых концентрациях Н+ и NO , но значение константы диссоциации HNO2 при этом остается прежним.
Тогда обозначим равновесную концентрацию ионов [Н+] в новых условиях через х:
[H+] = х моль/л.
Общая равновесная концентрация иона [NO ] равна сумме концентраций иона NO , образовавшегося при диссоциации HNO2 и при диссоциации KNO2:
[NO ] = с + с .
из HNO2 из KNO2
Концентрация ионов NO , образовавшихся при диссоциации HNO2, равна х моль/л, так как при диссоциации 1 моль HNO2 образуется 1 ион Н+ и 1 ион NO (из уравнения 7.7).
|
|
Концентрация ионов NO , образовавшихся при диссоциации КNO2 равна: с = с ·α·n = 0,2?1?1 = 0,2 моль/л (из уравнения 7.8.),
КNO2 - сильный электролит, α = 1, n = 1.
тогда [NO ] = (х + 0,02) моль/л
Равновесная концентрация недиссоциированных молекул
[HNO2] = (0,01 – х) моль/л.
= 4·10-4, (табл.)
так как, х << 0,01 моль/л, то значением х, ввиду его малого значения, в выражениях (х+0,02) и (0,01- х) можно пренебречь, и данное выражение записать в виде:
; откуда х = [H+] = 2 ? 10-4 моль/л
рН = -lg(2·10-4) = 3,7
Ответ: рН = 3,7