Обучающие задачи

I. Вычислить константу гидролиза К_г, степень гидролиза h и рН раствора хлорида аммония с концентрацией соли с(NH₄Cl)=0,01моль/л.

Решение:

1. Соль NH₄Cl образована сильной кислотой HCl и слабым основанием NH₄OH – гидролиз по катиону; гидролиз соли – процесс обратимый.

NH₄Cl + H₂O = NH₄OH + HCl

NH₄⁺ + H₂O = NH₄OH + H⁺ - в результате гидролиза образуются ионы Н⁺, т.е. среда в растворе – кислая.

2. Константу гидролиза К_г рассчитывают по формуле:

, где К_w – ионное произведение воды, К_w=10^-14 (25⁰С); К_в(NH₄OH) – константа ионизации основания (справочная величина), К_в(NH₄OH)=1,74·10^-5.

3. Степень гидролиза h соли рассчитывают по формуле: , где С_о – молярная концентрация соли в растворе.

4. Концентрация Н⁺ ионов равна концентрации гидролизованной части соли и ее определяют по формуле:

5.

Ответ: константа гидролиза соли NH₄Cl равна 5,75·10^-10; степень гидролиза составила 2,4·10^-4; рН раствора равен 5,62.

II. Определить константу гидролиза, степень гидролиза и рН раствора ацетата калия, если концентрация с(СН₃СООК)=0,1моль/л, а К_а(СН₃СООН)=1,8·10^-5.

Решение:

1. Соль CH₃COOK образована слабой кислотой CH₃COOH и сильным основанием KOH – гидролиз по аниону:

CH₃COOK + H₂O = CH₃COOH + KOH;

СH₃COO^- + H₂O = CH₃COOH + OH^- - среда щелочная.

2. Константу гидролиза К_г рассчитывают по формуле:

, где К_а – константа ионизации кислоты.

2. Степень гидролиза h соли рассчитывают по уравнению: , где с₀ – концентрация соли в растворе.

3. Концентрация ОН^- - ионов равна концентрации гидролизованной части соли:

4.

Ответ: константа гидролиза соли CH₃COOK равна 5,6·10^-10; степень гидролиза составила 7,5·10^-5; рН раствора 8,88.

III. В результате реакции гидролиза гидрокарбоната натрия в его растворе создается слабощелочная среда. Рассчитайте рН раствора, содержащего 10 г гидрокарбоната натрия в 200 мл раствора, если степень гидролиза равна 0,01%.

Решение:

1. Соль NaHCO₃ – кислая соль слабой угольной кислоты и сильного основания – гидролиз по аниону:

NaHCO₃ + H₂O = NaOH + H₂O + CO₂

HCO₃^- + H₂O = OH^- + H₂O + CO₂ – среда щелочная

2. Концентрация ОН^- - ионов равна концентрации гидролизованной части соли:

, где h – степень гидролиза соли, а с(NaHCO₃) – молярная концентрация соли в растворе:

,

тогда

3.

Ответ: рН=9,78.

Задачи (сарс)

1. Вычислить рН раствора, полученного прибавлением к 200 мл 0,1 М раствора соляной кислоты 10 мл 6 % раствора гидроксида натрия = 1,07 г/мл. Ответ: 1,7.

2. Какое количество (масса) азотной кислоты содержится в 10 л раствора, рН которого равен 3,4? Ответ: 252 мг.

3. Водородный показатель плазмы артериальной крови здорового человека равен 7,4. При сильной лихорадке величина водородного показателя уменьшается до 6,8. Во сколько раз при этом увеличивается концентрация ионов водорода в крови? Ответ: 3,98.

4. Возбудители холеры – холерные вибрионы – относятся к группе щелочелюбивых микробов «галлофилов» с оптимальным рН для их размножения 7,6 – 9,2. При диагностировании заболевания путем бактериологических исследований проводят посев культуры в щелочной среде. Сколько граммов NaOH нужно взять, чтобы приготовить 5 л раствора с рН 8,5? Ответ: 6,32 · 10^-4 г.

5. При недостаточной кислотности желудочного сока больным назначают разведенную соляную кислоту (по 10 – 15 капель на ¼ стакана воды). Каков рН исходного раствора кислоты, если ее концентрация равна 8,2 % (ρ = 1 г/мл)? Ответ: рН = -0,35.

6. При лечении чесотки применяют раствор хлороводородной кислоты. Рассчитать массовую долю кислоты в используемом растворе (плотность 1 г/мл), если известно, что рН раствора равен (-0,196). Средний коэффициент активности кислоты равен 0,896. Ответ: 6,39 %

7. Содержание соляной кислоты в желудочном соке человека составляет ~ 0,45 %. Рассчитать рН желудочного сока, приняв его плотность равной 1 г/мл. Ответ: 0,91.

8. При определении мышьяка в крови и моче используют раствор серной кислоты, рН которого равен (-0,66), а плотность 1,14 г/мл. Рассчитать: а) молярность раствора, б) нормальность раствора, в) массовую долю кислоты в растворе. Ответ: 2,28; 4,57; 19,6 %.

9. Какова массовая доля муравьиной кислоты в растворе (плотность 1 г/мл), рН которого равен 2.08? Ответ: 1,77 %.

10. Во сколько раз рН 0,01 М HCOOH меньше рН 0,01 М CH₃COOH?

11. Вычислить рН раствора, полученного растворением 1,12 л аммиака (н.у.) в 500 мл воды. Ответ: 11,13.

12. Вычислить рН воды, считая, что она в виде загрязнений содержит 6,8 мг аммиака на литр. Ответ: 9,92.

13. Одним из промежуточных продуктов при молочнокислом и спиртовом брожении углеводов является пировиноградная кислота (CH₃COCOOH, М = 88). Рассчитать степень диссоциации (α), концентрацию ионов водорода и рН в 0,05 М растворе этой кислоты. Ответ: 0,255; 1,27 · 10^-2; 1,9.

14. При лечении пеллагры внутривенно вводят раствор (ω = 1,3 %) никотиновой кислоты (М = 123); рассчитать рН исследуемого раствора (плотность 1 г/мл). Ответ: 2,9.

15. Рассчитать рН раствора, полученного при молочнокислом брожении 1 л 1,8 %-ного раствора глюкозы (плотность 1 г/мл), если предположить, что в результате реакции образуется только молочная кислота (C₃H₆O₃) с выходом 100 %. Превращение глюкозы в молочную кислоту происходит также при работе мышц. Ответ: 2,28.

16. При хирургических вмешательствах, ожогах и других состояниях, сопровождающихся ацидозом, показано применение органического основания трисамина (М = 121). Препарат выпускают в виде водного раствора с массовой долей субстанции 3,66 (плотность 1 г/мл), его рН равен 10,5. Рассчитать константу основности этого органического основания. Ответ: 3,2 · 10^-7.

17. В качестве наружного антисептического средства применяется водный раствор борной кислоты. Рассчитать степень ионизации борной кислоты, если 12,4 г ее находится в 2 л раствора. Ответ: 8,4 · 10^-3 %.

18. Определить рН 0,1 М раствора Na₃PO₄, если степень гидролиза равна 34 %. Ответ: 12,53.

19. Определить рН раствора, полученного при нейтрализации 0,05 М NaHCO₃ на 100 % 0,1 М раствором NaOH. Ответ: 11,5.

20. При исследовании функции печени внутривенно вводят раствор натриевой соли бензойной кислоты C₆ H₅COONa (М = 144) с массовой долей 15 % (плотность 1 г/мл). Рассчитать рН полученного раствора. Ответ: 9,1.

21. При лечении туберкулеза применяют водорастворимый препарат ПАСК-натрий (натриевая соль пара-аминосалициловой кислоты, М = 175). Рассчитать молярную концентрацию соли в растворе для инъекций, если известно, что его рН равен 7,2. Ответ: 2,5 10^-2 М.

22. При каких нарушениях кислотно-щелочного состояния крови внутривенно вводят раствор гидрокарбоната натрия? Ответ пояснить соответствующими реакциями и расчетом. Ответ: при ацидозах.

23. Рассчитать молярную концентрацию ацетата калия, используемого в качестве осмотического диуретика, если рН его раствора равен 8,25. Ответ: 5,6 · 10^-3 М.

24. К кислотообразующим диуретикам относится хлорид аммония (М = 53,5). Его вводят в виде раствора с массовой долей соли 2,5 % (плотность 1 г/мл). Вычислить рН этого раствора, если средний коэффициент активности соли (γ₊) равен 0,65. Ответ: 4,8.

25. Раствор гидроарсената натрия Na₂HAsO₄ используют при лейкозах и как общеукрепляющее средство. Какова среда этого раствора? Ответ пояснить реакциями и расчетами. Ответ: среда щелочная, т.к. К_гидр > К_а3.

26. Определить характер среды, возникающей при растворении в воде гидросульфита натрия. Подтвердить свой ответ сравнением констант равновесия. Ответ: среда кислая, т.к. К_а2 > К_гидр.

27. При отравлении цианидами одним из компонентов комплекса антидотных средств является раствор нитрита натрия (М = 69). Для его приготовления 50 мг соли растворяют в 1 л воды (плотность 1 г/мл). Рассчитать рН полученного раствора, если средний коэффициент активности соли равен 0,85. Ответ: 7,09.