Тема 12. Ионное произведение воды. Водородный показатель.

Пример 1. Вычисление водородного показателя раствора сильной кислоты.

Определите рН водного раствора, содержащего 0,001 моль/л H₂SO₄.

Решение. Так как при диссоциации молекулы H₂SO₄ образуются два катиона Н⁺: H₂SO₄ = 2 Н⁺ + SO₄^2–, то [H⁺] =20,001 = 0,002 моль/л;

рН = – lg [H⁺] = – lg 0,002 = –lg 2 – lg 10^–3= –0,3 – (–3) = 2,7.

Пример 2. Вычисление водородного показателя раствора сильного основания.

Вычислите водородный показатель рН раствора гидроксида калия, содержащегося в растворе в концентрации 4,210^–3 моль/л.

Решение. Концентрация гидроксидных ионов в растворе КОН равна с_ОН^– = 4,210^–3 моль/л. Исходя из ионного произведения К(Н₂О), находим концентрацию ионов водорода:

с_Н⁺ = К(Н₂О)/с_ОН^– = 10^–14/4,210^–3 = 0,2410^–11.

Водородный показатель раствора КОН равен:

рН = – lg [H⁺] = – lg 0,2410^–11 = 11,62.

Пример 3. Вычисление концентрации ионов Н⁺ по значению водородного показателя раствора.

Рассчитайте концентрацию ионов Н⁺ в растворе рН которого равен 3,28.

Решение. По значению рН определяем концентрацию ионов Н⁺ в растворе: рН = – lg [H⁺]; [H⁺] = 10^–pH = 10 ^–3,28 =5,2510^–4 моль/л.

Пример 4. Вычисление рН раствора слабого электролита.

Определите рН 0,17 н. СН₃СООН, константа диссоциации которой равна 1,7510^–5.

Решение. Для слабого электролита [H⁺] =  К_Дс =  1,7510^–50,17 = 3,1610^–6 = 1,7210^–3. рН = – lg [H⁺] = – lg [1,7210^–3] = 2,76.

Пример 5. Вычисление рН буферного раствора.

Рассчитайте рН буферного раствора, содержащего в 1 л 0,1 моль уксусной кислоты и 0,01 моль ацетата натрия. Константа диссоциации уксусной кислоты равна 1,7510^–5.

Решение. Буферными называют растворы, одновременно содержащие слабую кислоту и ее соль (слабое основание и его соль) и обладающие свойством сохранять практически неизменной концентрацию ионов водорода при разбавлении, добавлении небольших количеств кислот или щелочей. Для вычисления рН буферного раствора используют следующие соотношения:

С(Н⁺) = К_кисл.(С_кисл./С_соли) – для кислотного буфера и С(Н⁺) = К_осн..(С_осн./С_соли) – для основного буфера.

Для конкретного случая: С (Н⁺) = К_кисл.(С_кисл./С_соли) = 1,7510^–5(0,1 / 0,01) = 1,7510^–4. рН = – lg 1,7510^–4 = 3,75.

226. Чему равен рН раствора, в литре которого содержится 0,0051 г гидроксильных ионов? Ответ: 10,48.

227. 2 мл 96 % - ной серной кислоты (= 1,43) разбавили до 3 л. Вычислите рН раствора. Ответ: 1,62.

228. Вычислите рН 3,12 %-ного раствора соляной кислоты с =1,015 г/мл. Ответ: 0,06.

229. 1 г 72 % - ной азотной кислоты разбавили до 3,3 л. Чему будет равен рН раствора? Ответ: 1,79.

230. Вычислите рН и рОН 0,1 н. раствора синильной кислоты. Константа диссоциации HCN равна 7,210^–10. Ответ: 5,08; 8,92.

231. В 10 л раствора содержится 1 г NaOH. Вычислите рН и рОН этого раствора. Ответ: 11,40; 2,60.

232. Рассчитайте молярную концентрацию раствора уксусной кислоты СН₃СООН, рН которого равен 3. К_Д = 1,7510^–5. Ответ: 0,06 моль/л.

233. Какая масса НСООН содержится в 0,3 л раствора этой кислоты, имеющей рН 6,04? К_Д = 1,7710^–5. Ответ: 6,510^–8 г.

234. Чему равна константа диссоциации кислоты, если рН 0,08 н. раствора кислоты равен 2,4? Ответ: К_Д = 210^–4.

235. Определите рН раствора, в 3 л которого содержится 0,8110^–3 моль ионов ОН^–. Ответ: 9,2.

236. Рассчитайте рН раствора, в 0,4 л которого содержится 0,39 моль NH₃, если К_Д (NH₄OH) = 1,7510^–5. Ответ: 11,6.

237. Вычислите концентрацию ионов водорода и рН буферного раствора, содержащего в 1 л по 0,05 моль муравьиной кислоты (К_Д = 1,710^–4) и формиата натрия. Ответ: 1,710^–4 моль/л; 3,77.

238. Рассчитайте концентрацию ионов водорода и рН уксусно-ацетатного буферного раствора, содержащего по 0,1 моль уксусной кислоты (К_Д = 1,7510^–5) и ацетата натрия в 1 л. Ответ: 4,76; 1,7510^–5 моль/л.

239. Определите концентрацию ионов водорода в растворе, содержащем 0,1 моль гидроксида аммония (К_Д = 1,7710^–5) и 0,01 моль карбоната аммония в 1 л. Ответ: 0,5610^–10 моль/л.

240. Вычислите рН ацетатного буферного раствора (0,1 моль СН₃СООН и 0,1 моль СН₃СОО Na в 1 л раствора). К_Д = 1,7510^–5. Ответ: 3,76.