Растворы сильных электролитов
Пример 1. Рассчитайте рН раствора, содержащего в 1л 0,001 моль HCl и 0,06 моль CaCl2 с учетом и без учета коэффициентов активности.
Решение:
Уравнение протолиза: HCl + H2O = H3O+ + Cl-
а) без учета коэффициента активности:
[H3O+] = 0,001моль/л; рН = -lg[H3O+] = -lg10-3 = 3.
б) с учетом коэффициента активности:
Ионная сила раствора I = 0,5( 0,001∙1 + 0,001∙1 + 0,06∙22 + 2∙0,06∙1)= 0,182.
Коэффициент активности иона H3O+ f= 0,824. а(Н3O+) = 0,824∙0,001 = 0,000824. рН= -lgа(Н3O+) = - lg8,24 ∙10-4 = 3,08.
Пример 2. Рассчитайте рН 0,001М NaOH.
Решение:
pOH = -lg 10-3 = 3. pH = 14 – pOH = 14 – 3 = 11.
Пример 3.Рассчитайте рН раствора соляной кислоты с концентрацией 10-7 моль/л.
Решение:
При концентрации сильного электролита < 10-6 моль/л пренебречь автопротолизом воды нельзя.
Уравнение электронейтральности: [H3O+] = [Cl-] + [OH-]
[Cl-] = [HCl]; [OH-] = Kw / [H3O+] ; Тогда [H3O+] = [HCl} + Kw/[H3O+] ;
[H3O+]2 - [HCl] - Kw = 0;
[
H3O+]
= 0,5( [HCl] + √ [HCl]2
+ 4Kw )
[Cl-] = 10-7 моль/л ; [OH-] = K(H2O)/ [H3O+] = 10-14/ [H3O+] ;
Тогда [H3O+] = 10-7 + 10-14/ [H3O+] или [H3O+]2 - 10-7 - 10 –14 = 0
Отсюда: [H3O+] = 0,5(10-7 + √ 10-14 + 4 ∙10-14 = 1,67 ∙ 10-7 моль/л.
pH = -lg1,67 ∙ 10-7 = 6,78.
Коэффициенты активности ионов
|
Ионы |
Ионная сила растворов |
||||||||||
|
0,001 |
0,002 |
0,005 |
0,01 |
0,02 |
0,05 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,5 |
1,0 |
|
|
Н3О+ |
0,98 |
0,97 |
0,95 |
0,92 |
0,91 |
0,88 |
0,86 |
0,83 |
0,80 |
0,79 |
0,85 |
|
Li+ |
0,98 |
0,96 |
0,95 |
0,93 |
0,91 |
0,87 |
0,87 |
0,80 |
|
|
|
|
Rb+,Cs+,Ag+ NH4+ |
0,98 |
0,96 |
0,95 |
0,92 |
0,90 |
0,85 |
0,80 |
0,75 |
0,70 |
0,63 |
0,52 |
|
K+,Cl-,Br-, I-,NO2-,NO3- |
0.98 |
0,96 |
0,95 |
0,93 |
0,90 |
0,85 |
0,80 |
0,76 |
0,71 |
0,64 |
0,53 |
|
OH-,F-,CNS-, MnO4-,ClO4- |
0,96 |
0,95 |
0,93 |
0,90 |
0,87 |
0,82 |
0,76 |
0,68 |
0,63 |
0,56 |
0,46 |
|
Na+,H2PO4- |
0,98 |
0,96 |
0,95 |
0,90 |
0,87 |
0,82 |
0,77 |
0,73 |
0,70 |
0,67 |
0,63 |
|
SO42-,CrO42- |
0,90 |
0,87 |
0,80 |
0,74 |
0,66 |
0,55 |
0,45 |
0,36 |
|
|
|
|
Pb2+,CO32-, SO32-,HPO4-, S2O32- |
0,87 |
0,86 |
0,82 |
0,66 |
0,62 |
0,52 |
0,36 |
0,29 |
0.25 |
0,22 |
0,18 |
|
Sr2+,Ba2+,Cd2+, Hg2+,S2- |
0,90 |
0,87 |
0,81 |
0,74 |
0,67 |
0,56 |
0,47 |
0,38 |
0,34 |
0,31 |
0,27 |
|
Ca2+,Cu2+,Zn2+, Fe2+,Mn2+,Ni2+, Co2+ |
0,91 |
0,87 |
0,81 |
0,75 |
0,68 |
0,75 |
0,49 |
0,41 |
0,36 |
0,33 |
0,29 |
|
Mg2+,Be2+ |
0,91 |
0,87 |
0,81 |
0,76 |
0,69 |
0,60 |
0,52 |
0,45 |
0,41 |
0,35 |
0,30 |
|
PO43-, [Fe(CN)6]3- |
0,80 |
0,73 |
0,61 |
0,51 |
0,40 |
0,25 |
0,16 |
0,10 |
|
|
|
|
Al3+,Fe3+,Cr3+ |
0,80 |
0,74 |
0,63 |
0,54 |
0,45 |
0,33 |
0,25 |
0,18 |
|
|
|