Примеры решения задач на вычисление рН растворов

Известно, что как бы не изменялись концентрации ионов Н⁺ и ОН^- их произведение во всяком водном растворе остается при данных условиях величиной практически постоянной и называется ионным произведением воды. Численное значение определено из данных по электропроводности воды и составляет при 25 ºС 1∙ 10^-14.

Ионному произведению воды соответствует формула К_Н2О= [H⁺] ∙ [OH^-] = 10^-14, если прологарифмировать это уравнение, то оно принимает следующий вид: рН + рОН = 14.

Значения рН растворов сильных кислот и оснований рассчитывают по формулам: рН = - lg[H⁺], pOH = - lg[OH^-].

Пример 1.

Рассчитать рН раствора, в котором содержится 0,63 г HNO₃.

Решение:

Рассчитаем молярную концентрацию HNO₃:

V = 1 л, М(HNO₃) = 1+ 14 + 3∙16 = 63 г/ моль

c(HNO₃) = 0,63/ 63 = 0,01 моль/л

рН = - lg [H⁺] = - lg (10^-2) = 2

Ответ: рН = 2.

Пример 2.

Рассчитать рН раствора, в 1 л которого содержится 0,4 г гидроксида натрия.

Решение:

Найдем молярную массу NaOH и молярную концентрацию раствора NaOH: М(NaOH) = 23 + 16+ 1 = 40 г /моль; V = 1л;

;

с(NaOH) = 0,4 / 40 = 0,01 моль/л.

рОН = -lg [OH^-] = - lg(10^-2) = 2 рН = 14 – 2 = 12

Ответ: рН = 12.

Пример 3.

Сколько моль HCl требуется для приготовления 2 л раствора HCl, рН которого равно 1?

Решение:

рН = - lg [H⁺] 1 = - lg [H⁺]. Отсюда находим, что [H⁺] = 0,1 моль/л. Это значит, что в 1 л раствора HCl содержится 0,1 моль кислоты, а в 2 л будет 0,2 моль.

Ответ: 0,2 моль.

4.6. Задачи для самостоятельного решения

1) На титрование навески технической соды массой 0,2005г израсходовано 20,00 мл 0,1010 М раствора HCl. Вычислить массовую долю Na₂CO₃ в анализируемом образце технической соды.

Ответ: ω(Na₂CO₃) = 53,39%.

2) Вычислить объем 0,1025 М раствора NaOH, израсходованный на титрование 0,0450 г молочной кислоты CH₃CHOHCOOH.

Ответ: V_NaOH = 4,87 мл.

3) Навеска пищевого уксуса массой 9,3600 г растворена в мерной колбе на 1 л, на титрование 10,00 мл полученного раствора израсходовано 10,5 мл 0,1040 М раствора NaOH. Вычислить массовую долю уксусной кислоты в анализируемом образце.

Ответ: ω(СН₃СООН) = 70,00%.

4) На титрование 20,00 мл раствора муравьиной кислоты затрачено 15,85 мл раствора NaOH, в 1 мл которого содержится 0,004050 г NaOH. Рассчитать молярную концентрацию раствора муравьиной кислоты.

Ответ: с(НСООН) = 0,0803 М.

5) Какую навеску кальцита, содержащего 60% CaCO₃, нужно взять для анализа, чтобы на титрование ее израсходовать 15 мл раствора НСl, 1 мл которого эквивалентен 0,003820 г НСl?

Ответ: 0,1311 г.

6) Навеску 0,6 г H₂C₂O₄∙2H₂O растворили в мерной колбе емкостью 100 мл. На титрование 20 мл полученного раствора израсходовали 18,34 мл раствора NaOH. Вычислите молярную концентрацию эквивалента раствора NaOH и сколько г H₂C₂O₄∙2H₂O эквивалентно 1 мл раствора NaOH.

Ответ: с(NaOH) = 0,1039 моль/л; 0,006546 г/мл.

7) В техническом этаноле содержание кислоты в пересчете на уксусную составляет 10 мг/л. Какой объем этанола нужно взять для определения кислот, чтобы на титрование расходовалось 2,50 мл 0,0125 М раствора КОН?

Ответ: = 183,8 мл.

8) Навеска мрамора массой 0,2834 г растворена в 30 мл 0,3933 М раствора HCl. На титрование избытка кислоты израсходовано 14,1 мл 0,4409 М раствора NaOH. Вычислить массовую долю примесей в образце.

Ответ: ω(примесей) = 1,48%.

9) Раствор солей кальция и магния разбавили водой до 100,0 мл. На титрование аликвоты объемом 20,00 мл с эриохром черным Т израсходовали 18,45 мл 0,0102 М раствора ЭДТА, а на титрование с мурексидом при рН 12 – 14,5 мл ЭДТА. Какая масса Са²⁺ и Mg²⁺ содержалась в исходном растворе?

Ответ: m(Ca) = 0,0296 г; m(Mg) = 0,0049 г.

10) Сколько граммов меди обнаружили в растворе, если на его титрование израсходовано 15,20 мл раствора ЭДТА, 1 мл которого эквивалентен 0,002205 г бария?

Ответ: m(Cu) = 0,0155 г.

11) Вычислить содержание циркония в граммах, если общий объем раствора, содержащего цирконий, равен 100,0 мл. На титрование 10,00 мл этого раствора израсходовали 24,80 мл раствора ЭДТА, 1 мл которого эквивалентен 0,002800 г железа.

Ответ: m(Zr) = 1,1334 г.

12) Молибдат-ион осадили в виде CaMoO₄. В осадке оттитровали кальций 12,50 мл раствора ЭДТА с молярной концентрацией 0,0450 М. Рассчитать массу MoO₄^2- в растворе.

Ответ: m(MoO₄^2-) = 89,97 мг.

13) Исследуемый раствор NiCl₂ разбавили до 250 мл водой. К 25,00 мл этого раствора прибавили 15,00 мл 0,015 М раствора ЭДТА, избыток которого оттитрован 5,60 мл 0,015 М раствора сульфата магния. Рассчитать массу никеля в исследуемом растворе.

Ответ: m(Ni) = 82,78 мг.

14) Какую навеску щавелевой кислоты (Н₂С₂О₄∙2Н₂О) необходимо взять для приготовления 250,0 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,0500 М, используемого для определения концентрации раствора KMnO₄ методом окислительно-восстановительного титрования.

Ответ: m(Н₂С₂О₄∙2Н₂О) = 0,7879 г.

15) Сколько процентов железа(II) содержится в анализируемом образце, если на титрование 25,00 мл раствора, полученного из навески 1,7614 г, растворенной в кислоте и разбавленной в мерной колбе вместимостью 250,0 мл, затрачено 15,50 мл раствора перманганата калия с молярной концентрацией эквивалента 0,1217 М?

Ответ: ω(Fe) = 59,80%.

16) Какой объем раствора KMnO₄ с с(1/5 KMnO₄) = 0,1525 М потребуется для титрования железа(II) из навески 5,0250 г сплава, содержащего 5% железа?

Ответ: = 29,50 мл.

17) Из 3,000 г пергидроля приготовили 500,0 мл раствора. На титрование 25,00 мл этого раствора расходуется 40,50 мл перманганата калия с молярной концентрацией эквивалента 0,1000 М. Определить массовую долю Н₂О₂.

Ответ: ω(Н₂О₂) = 45,93%.

18) Вычислить рН раствора, в 0,5 л которого содержится 0,56 г КОН.

19) Вычислить рН 0,001 М раствора HCl.

20) Сколько моль NaOH содержится в 0,5 л раствора, рН которого равно 12.

21) Рассчитать рН раствора, в 1 л которого содержится 0,98 г H₂SO₄.

22) Вычислить рН 0,02 М раствора NaOH.

23) Рассчитать сколько моль HNO₃ содержится в 2 л раствора, рН которого равно 1.

24) Рассчитать сколько моль NaOH содержится в 500 мл раствора, рН которого равно 10.

25) Рассчитать рН раствора, в 500 мл которого содержится 0,18 г HCl.

26) Вычислить рН 0,0001 М раствора NaOH

27) Вычислить рН раствора, в 100 мл которого содержится 0,0315 г HNO₃.

28) Вычислить рН 0,015 М раствора КОН.