Расчет рН в разбавленных растворах электролитов

 

Пример 1. Вычислите рН 0,0001 М раствора соляной кислоты.

Решение: HCl → H⁺ + Cl–;

[H⁺] = C_HCl = 0,0001 моль/л;

pH = – lg 𝑎_H+ = – lg[H⁺;]

pH = – lg 10^–4 = 4,00.

 

Пример 2. Вычислите рН раствора, в 500 мл которого содержится 0,20 г NaOH.

Решение: NaOH → Na⁺ + OH^–;

[OH^–] = C_NaOH =

pH = 14 – pOH;            pOH = –lg[OH^–] = –lg0,01 = 2,00;

pH = 14 – 2 = 12,00.

 

Расчет рН с учетом ионной силы раствора

 

Пример 3. Рассчитайте рН раствора с массовой долей серной кисло ты равной 5,00 % и плотностью 1,05 г/мл.

Решение: 1. Рассчитаем молярную концентрацию кислоты:

 

Серная кислота — сильный электролит и диссоциирует полностью, в соответствии с уравнением диссоциации имеем:

H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2-

0,54 моль 1,08 моль 0,54 моль

2. Рассчитываем ионную силу раствора:

µ = ½(1,08 · 1² + 0,54∙2²) = 1,61.

3. Определяем коэффициент активности и активность иона водорода в растворе:

–lg f(H⁺) = 0,51 · 1²  = 1,27;         f(H⁺) = 10^–1,27 = 0,054;

активность 𝑎(Н⁺) = 0,054 · 1,07 = 0,058 моль/л;

рН = –lg 𝑎(H⁺) = –lg 0,058 = 1,23.

 

Пример 4. Вычислите рН в 0,20 М растворе серной кислоты.

Решение: Так как концентрация кислоты достаточно велика, то рН рассчитывается по активности катионов водорода:

рН = – lg 𝑎_H⁺;

Для расчета активности иона Н⁺ определим ионную силу раствора и коэффициент активности:

 

µ = 1/2(0,40 · 1² + 0,20∙2²) = 0,60;

–lg f_H⁺ = 0,51 · 1² = 0,39;  –lg f_H⁺ = 0,39;     отсюда f_H⁺ = 0,41.

Активность ионов водорода с учетом диссоциации кислоты равна:

𝑎_H⁺ = 0,41 · 2 · 0,2 = 0,16 моль/л;        рН = –lg 0,16 = 0,79