double arrow

Расчёт pH в растворах кислот и оснований. Расчёт концентраций кислот и оснований по pH

В курсе общей химии студенты знакомятся с основами расчётов pH в растворах электролитов. В курсе неорганической химии биогенных элементов предлагается более глубокое изучение данного вопроса. Задание №8 (таблица 6.1) состоит из двух частей. В части «а» предлагается рассчитать pH раствора по заданной концентрации электролита, в части «б» – решить обратную задачу: рассчитать концентрацию кислоты или основания по известной величине pH раствора. Ниже кратко рассматриваются необходимые для решения этих задач теоретические сведения и типовые примеры.

Водородный показатель pH – величина, с помощью которой характеризуют кислотность или щёлочность водных растворов; эта величина рассчитывается по формуле:

pH = –lg C(H+)

По аналогии с понятием «водородный показатель» (pH) вводится понятие «гидроксильный» показатель (pOH):

pOH = –lg C(OH)

Водородный и гидроксильный показатели связаны соотношением:

pH + pOH = 14

Гидроксильный показатель используется для расчёта pH в щелочных растворах.

Для решения обратной задачи (расчёт концентраций ионов по известной величине pH) применяются формулы:

C(H+) = 10pH

C(OH) = 10pOH

Эти задачи решаются по-разному для сильных и слабых электролитов. Поэтому прежде чем начинать решение необходимо выяснить, о каком электролите идёт речь в условии задачи: о сильном или слабом.

Примеры задач на сильные электролиты

Пример 6.1. Рассчитайте pH 0,02 М раствора серной кислоты.

Серная кислота – сильный электролит, который в разбавленных растворах диссоциирует полностью и необратимо в соответствии со схемой:




H2SO4 ® 2H+ + SO42–.

Из уравнения диссоциации видно, что число моль ионов водорода в растворе после диссоциации кислоты будет в два раза больше, чем число моль молекул H2SO4. Следовательно, молярная концентрация ионов H+ также будет в два раза больше молярной концентрации H2SO4: C(H+) = 2×C(H2SO4) = 2·0,02 моль/л = 0,04 моль/л.

pH = –lg C(H+) = –lg 0,04 = 1,398.

Пример 6.2. Рассчитайте массовую долю NaOH в растворе, pH которого равен 13. Плотность раствора – 1 г/мл.

NaOH ® Na+ + OH

pOH = 14 – pH = 14 – 13 = 1

C(OH) = 10pOH = 10–1 = 0,1 моль/л = C(NaOH), поскольку гидроксид натрия – сильный электролит.

Молярная концентрация раствора 0,1 моль/л означает, что в 1 л раствора содержится 0,1 моль NaOH. Следовательно,

m(NaOH) = n(NaOH) · M(NaOH) = 0,1 моль · 40 г/моль = 4 г.

mраствора = Vраствора · ρраствора = 1000 мл · 1 г/мл = 1000 г.

ω(NaOH) = m(NaOH) / mраствора = 4 г / 1000 г = 0,004 (0,4%)






Сейчас читают про: