2020-09-24
677
г) Вычислим вначале растворимость гидроксида меди(II), Р, моль/л, а также концентрацию ионов 
в его насыщенном растворе:
Р, моль/л Р, моль/л 2Р, моль/л
.
Следовательно, растворимость 
:
.
Тогда, концентрация ионов равна:
.
Величина рН насыщенного раствора составит:
.
д) Вычислим растворимость оксалата серебра Р, моль/л:
Р, моль/л 2Р, моль/л Р, моль/л
.
Величина Р составит:
.
, следовательно, количество вещества соли, содержащейся в 2,00 г оксалата серебра, составляет
.
Объём воды, который необходим для растворения 2,00 г оксалата серебра, равен:
.
е) При смешении растворов протекает следующий процесс:
.
Осадок карбоната кальция будет выпадать, если выполняется следующее условие: 
.
Концентрация карбонат-ионов известна из условия задачи, она равна молярной концентрации 
. Ионы кальция, которые при взаимодействии с ионами 
могут образовывать осадок 
, дают насыщенный раствор сульфита кальция. Концентрацию свободных ионов 
можно вычислить из величины 
:
.
Вычисляем концентрации ионов и в конечном растворе с учётом разбавления
,
,
и находим произведение концентраций ионов и
,
которое больше, чем величина 
. Это означает, что осадок образуется.
Пример 2. В насыщенный раствор оксалата кальция добавили оксалат натрия до концентрации 0,1 моль/л. Вычислить массу оксалата кальция, которая содержится в 3 л такого насыщенного раствора, если 
.
Решение. В насыщенном растворе оксалата кальция существует равновесие
.
При добавлении в насыщенный раствор оксалата кальция сильного электролита, содержащего одноимённый ион 
, концентрация оксалат-иона возрастает по сравнению с равновесной концентрацией, характерной для насыщенного раствора.
В силу этого равновесие в системе сместится влево, оно будет направлено в сторону образования кристаллической фазы оксалата кальция, в результате чего установятся новые равновесные концентрации.
Обозначим растворимость 
в присутствии 
через Р, моль/л. Тогда новые равновесные концентрации составят:
Р, моль/л Р, моль/л (Р+0,1), моль/л
Величина ПР не зависит от концентраций, поэтому
.
Величина 
, поэтому для расчёта равновесной концентрации, характерной для нового состояния системы, слагаемым Р в скобках можно пренебречь:
.
Следовательно,
моль/л
(Р – молярная концентрация насыщенного раствора).
Вычисляем массу оксалата кальция, которая содержится в 3 л насыщенного раствора
.
Пример 3. При 298 К растворимость 
равна 
моль/л, а растворимость 
равна 
моль/л. Вычислить концентрации ионов 
, 
и 
в растворе, насыщенном обеими солями.
Решение. Вначале вычислим величины произведений растворимости для обеих солей:
,
.
В растворе, насыщенном обеими солями, концентрация ионов равна сумме концентраций ионов и (условие электронейтральнос-ти раствора), т.е.
, откуда
.
Составив систему уравнений для величин 
и 
и, сложив их,
+
,
решаем полученное уравнение относительно 
:
,
моль/л.
Тогда концентрации ионов 
и 
могут быть вычислены из величин и :
моль/л,
моль/л.
Пример 4. Какие объёмы растворов дигидрофосфата натрия (
) и гидрофосфата натрия (
) необходимо взять для получения 1 л буферного раствора, рН которого равен 7? Считать, что при смешении растворов объём не изменяется. Величина константы диссоциации иона 
по первой ступени равна 
, а величина 
.
Решение. Будем считать, что диссоциация иона 
в присутствии дигидрофосфат-иона подавлена, так как
.
В связи с этим величина рН раствора будет определяться следующим уравнением:
или
,
константа равновесия которого равна
.
Откуда
,
а величина
.
Пусть объём раствора гидрофосфата натрия равен х л, тогда
.
Количества вещества солей в данных объёмах растворов составят соответственно:
и 
.
Эти вещества содержатся в одном и том же объёме буферного раствора, в связи с чем отношение концентраций ионов 
будет равно отношению их количеств 
:
.
В последнем уравнении величина
.
Таким образом, отношение концентраций солей 
и 
, а, следовательно, и ионов 
и 
, составит:
,
откуда 
, т.е.
;
.
Пример 5. Вычислить массу хлорида аммония, которую необходимо добавить к 3 л водного раствора аммиака (
), чтобы рН полученного буферного раствора стал равным 10,55. Величина 
.
Решение. Значение рН 10,55 соответствует концентрация ионов водорода 
. Тогда концентрация ионов составит
.
Для буферного раствора, образованного слабым основанием и его солью справедливо уравнение:
.
Из него можно вычислить концентрацию соли в растворе:
,
откуда
.
Тогда масса хлорида аммония, которую следует добавить к 3 л раствора аммиака, составит
.
Пример 6. Вычислить рН буферного раствора, приготовленного смешением 150 мл 0,1 н раствора 
и 15 мл 1,0 н раствора 
. Величина 
(считать, что при смешении растворов объём не изменяется).
Решение. Концентрация ионов 
ацетатного буферного раствора вычисляется по уравнению
.
При этом отношение концентраций кислоты и соли будет равно отношению количеств этих веществ, т.е.
.
Следовательно, рН буферного раствора составит
.
Примечание. Приведённые вычисления являются оценочными, так как они не учитывают различные побочные процессы (комплексообразование, протолиз ионов, их гидролиз и другие реакции).
Вариант 1
1. Вычислить величину рН, при которой начинается осаждение гидроксида магния из 0,01 М раствора 
, если 
. (10,4)
2. Вычислить величину 
, если растворимость соли в воде составляет 
. (
)
3. Вычислить массу ортофосфата лития, которая содержится в 3 л его насыщенного раствора. 
. (1,15 г)
4. Вычислить рН раствора ацетатного буфера, полученного смешением 200 мл 0,2 н раствора уксусной кислоты и 15 мл 1 н раствора ацетата натрия. Величина . Считать, что при смешении растворов объём не изменяется. (4,33)
5. К 200 мл раствора уксусной кислоты, в котором степень её диссоциации равна 1,5 %, добавили ацетат натрия. При этом рН полученного буферного раствора стал равным 5,0. Вычислить массу ацетата натрия, которая была добавлена к раствору уксусной кислоты, если . (2,23 г)
6. В каком объёмном соотношении необходимо смешать 0,2 М растворы аммиака и хлорида аммония, чтобы полученный буферный раствор имел рН 8? Величина . Считать, что при смешении растворов объём не изменяется. 
Вариант 2
1. Вычислить величину рН, при которой начинается осаждение гидроксида алюминия из 0,01 М раствора 
, если 
. Учитывая, что осаждение любого иона считается полным, если его концентрация в растворе уменьшается до 
, вычислить значение рН раствора, при котором достигается полное осаждение ионов 
. (3,76; 5,09)
2. Смешали 250 мл 0,1 н раствора 
и 450 мл 0,004 н раствора 
. Принимая диссоциацию солей в растворах полной, установить, выпадает ли осадок сульфата бария, если 
. (Выпадает)
3. Произведение растворимости 
при 298 К равно 
, а при 373 К составляет 
. Во сколько раз возросла растворимость хлорида серебра? (В 882 раза)
4. Вычислить рН буферного раствора, в 1 л которого содержится 0,2 моль уксусной кислоты и 0,02 моль ацетата калия. . (3,76)
5. В каком объёмном соотношении необходимо смешать 0,1 н растворы уксусной кислоты и ацетата натрия, чтобы полученный буферный раствор имел значение pH 5? Считать, что при смешении растворов объём не изменяется. 
6. В 50 мл едкого кали (
) растворили 8,025 г хлорида аммония. Полученный раствор разбавили дистиллированной водой до объёма 0,5 л. Вычислить рН полученного раствора, если . Считать, что при смешении компонентов объём раствора не изменяется. (8,56)
Вариант 3
1. Выпадет ли осадок, если смешать равные объёмы 0,01 н раствора 
и 0,01 н раствора 
? 
(считать, что соли полностью диссоциированы в растворе и объём при смешении растворов не изменяется). (Выпадает)
2. Вычислить равновесную молярную концентрацию ионов 
в насыщенном растворе ортофосфата магния, если . (
)
3. При какой минимальной концентрации бромид-ионов будет происходить превращение хлорида серебра в бромид серебра? 
, 
. (
)
4. Как изменится рН раствора в результате добавления 1 мл 6 М раствора 
к 500 мл буферного раствора, полученного растворением 3,28 г ацетата натрия в 500 мл 0,1 М раствора уксусной кислоты? Величина . В вычислениях пренебречь изменением объёма при смешении растворов. (pH изменится на 0,12)
5. Как изменится величина рН буферного раствора, содержащего в 1 л 0,1 моль уксусной кислоты () и 0,05 моль ацетата натрия, при его разбавлении в 10 раз? (Не изменится)
6. Вычислить объёмы водных растворов муравьиной кислоты (
) и формиата калия (), необходимые для приготовления буферного раствора объёмом 0,5 л с величиной рН 5. Считать, что смешение растворов происходит без изменения объёма. Величина 
.
(
)
Вариант 4
1. 0,05 г 
были промыты: а) 300 мл воды; б) 300 мл 0,02 М раствора 
. Определить возможный процент потерь осадка вследствие растворимости соли (считать, что промывные воды насыщены сульфатом бария). . (1,87 %; 
)
2. При 298 К 
, а 
. Вычислить концентрации ионов , 
и в растворе, насыщенном обеими солями.
(
; 
)
3. Вычислить рН насыщенного раствора гидроксида магния, если . (10,38)
4. Какую минимальную и максимальную массу уксусной кислоты необходимо добавить к 4,00 г едкого натра, чтобы после растворения смеси в воде образовался буферный раствор? . При проведении расчётов учесть, что буферное действие раствора проявляется, если концентрация одного из компонентов, а, следовательно, и количество его вещества, превышает концентрацию другого не более, чем в 10 раз, т.е. 
. (
)
5. 3,28 г ацетата натрия было добавлено к 500 мл 0,1 М раствора уксусной кислоты. Вычислить рН полученного буферного раствора, если . (4,66)
6. Фосфатный буферный раствор был приготовлен смешением 200 мл раствора дигидрофосфата натрия (
) и 300 мл раствора гидрофосфата натрия (
). К полученному буферному раствору было добавлено 40 мл раствора NaOH (
). Вычислить рН исходного буферного раствора и раствора, полученного после добавления к нему водного раствора щёлочи. Величины 
и 
равны, соответственно, 
и 
. Считать, что при смешении растворов объём не изменяется, а диссоциацией иона можно пренебречь, так как 
. (7,56; 7,63)
Вариант 5
1. Растворимость сульфата кальция при некоторой температуре составляет 0,0827 г соли в 100 мл раствора. Вычислить величину 
. (
)
2. При каком соотношении концентраций ионов 
и 
будет происходить совместное осаждение сульфатов стронция и свинца из водного раствора смеси их солей при добавлении к нему раствора ? 
; 
. 
3. Вычислить массу хромата серебра в растворе хромата калия объёмом 300 мл (
), если 
. (
г)
4. Раствор уксусной кислоты объёмом 100 мл смешали с 25 мл раствора гидроксида натрия (молярные концентрации раствора каждого электролита равны 0,5 моль/л), поместили в мерную колбу и разбавили дистиллированной водой до 1 л. Вычислить рН полученного раствора, если . (4,28)
