Тема 6. Растворы электролитов

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется ионным произведением воды? В каких пределах изменяет­ся концентрация водородных и гидроксильных ионов в разбавленных вод­ных растворах? Определите концентрацию ионов гидроксила, если концен­трация ионов водорода равна 1,27·10^-5 моль/л.

2. Изменится ли ионное произведение воды при повышении температуры? при приливании к раствору щелочи? кислоты?

3. Изменится ли и как рН раствора при повышении температуры? при прили­вании к раствору щелочи или кислоты?

4. Сравните величины степени диссоциации и константы диссоциации сла­бого электролита. Какая более полно оценивает его способность к диссо­циации?

5. Как находят степень и константу диссоциации криоскопическим методом?

6. Концентрация водородных ионов в водном растворе равна 5,3×10^-5 г-ион/л. Вычислите величину рН, концентрацию гидроксильных ионов и оп­ределите реакцию среды.

7. Используя понятие об активности, найти рН в 0,1 н растворе соляной ки­слоты; коэффициент активности равен 0,796.

8. Дайте определение кислот и оснований на основе теории электролитической диссоциации и на основе протилитической теории. Укажите на основе этих теорий кислоты и основания в процессах:

CH₃COOH + Н₂O = H₃O⁺+ СН₃СОО^-

NH₃ + Н₂O = NH₄⁺+ОН^-

Пример 1. Вычислить ионную силу 0,4 М раствора сульфата натрия Na₂SO₄.

Решение.

Произведение концентрации ионов водорода и гидроксила в любом рас­творе при данной температуре (22°C) остается постоянным и равным 10^-14 г-ион/л. Это произведение называется ионным произведением воды:

В нейтральной среде .

В кислой среде .

В щелочной среде .

Для количественной характеристики среды обычно приводят не концен­трацию водородных ионов, а применяют условный показатель, обозначенный через рН и называемый водородным показателем. Он представляет собой отри­цательный десятичный логарифм концентрации (или активности) водородных ионов: или .

Тогда рН различных растворов будет иметь следующие значения: кис­лый - рН < 7; щелочной - рН > 7; нейтральный - рН=7.

Пример 2. [ОН^-] =10^-5 г-ион/л. Вычислить [Н⁺], рН и рОН.

Решение. [Н+]·[ОН] = 10^-14, отсюда

(рН > 7 - среда щелочная)

Ответ: [Н] = 10^-5 г-ион/л; рН =9; рОН=5.

Пример 3. Вычислить рН 0,05 н раствора сильной одноосновной кислоты.

Решение. Так как кислота диссоциирована полностью и её концентрация невелика, поэтому в этом растворе активная концентрация будет равна имеющейся концентрации. Отсюда [H⁺] = 0,05 моль/л, тогда

рН =lg[H⁺] = -lg 0,05 = - lg 5·10^-2 =-(lg 5+lg 10^-2) = -0,70+2 = 1,3

Ответ: рН = 1,3

Пример 4. Вычислить рН буферного раствора, состоящего из 10 мл 0,1 М раствора CH₃COONa. Константа электролитической диссоциации уксусной кислоты равна 1,85·10^-5.

Решение. рН буферной смеси, состоящей из слабой кислоты и ее щелочной соли, рассчитываем по формуле: ,

тогда рН = -lg l,85·10^-5 + lg (90·0,1) - lg (10·0,1) = - (lg 1,85 + lg 10^-5) +lg 9 - lg 1 = - 0,27 + 5 + 0,95 - 0 = 5,68

Ответ: рН (буферной смеси) = 5,68 (слабо кислая среда).