Практическое занятие №3

Практическое занятие № 3

Расчет рН в растворах сильных и слабых кислот и оснований.

Цель: Закрепить навыки расчета величины рН.

Теоретическая часть

Водородным показателем, или рН, называется взятый с обратным знаком десятичный логарифм активности ионов водорода в растворе:

рН = – lg [H⁺], где [H⁺] - молярная концентрация ионов H⁺. Следовательно: [H⁺]= 10^–pH

Если реакция среды нейтральная, то [H⁺] = 10^–7 [моль/л], и рН = 7. Если реакция среды кислая, то [H⁺]>10^–7 [моль/л], и рН<7. Если среда щелочная, то [H⁺]<10^–7 [моль/л], и рН>7.

По аналогии рН введен гидроксильный показатель (рОН):

рОН = –lg [ОH^-], где [ОH^-] - молярная концентрация ионов ОH^-. А также показатель константы воды: рК_В = –lg К_В . Логарифмируя ионное произведение воды, получаем выражение: –lg [H⁺][OH^–] = –lg 10^–14 и далее: pH + pOH = 14.

1.Расчет рН в растворах сильных кислот и оснований.

Расчет рН в растворах сильных одноосновных кислот и оснований проводят по формулам:

рН = - lg C_{к  или} рН =14 + lg С_о

где C_к – молярная концентрация кислоты, моль/л

С_о – молярная концентрация основания, моль/л

Раствор сильной двухосновной кислоты

[H⁺] = 2С (кислоты)

pН = –lg [2С (кислоты)]

Раствор сильного двухкислотного основания

[OH^–] = 2С (основания)

pH = 14 + lg [2С (основания)]

2.Расчет рН в растворах слабых кислот и оснований

Расчет рН в растворах слабых одноосновных кислот и оснований проводят по формулам: рН = 1/2 (рК_к – lgC_к) и рН = 14 - 1/2( рК_О - lg C_О)

где Kк - константа кислотности - константа диссоциации слабой кислоты (значения в справочниках)

Ко - константа основности - константа диссоциации слабого основания (значения в справочниках)

3.Расчет рН в растворах гидролизующихся солей

Различают 3 случая гидролиза солей:

а) гидролиз соли по аниону (соль образована слабой кислотой и сильным основанием, например CH₃COO Na). Значение рН рассчитывают по формуле: рН = 7 + 1/2 рК_к + 1/2 lg С_с

б) гидролиз соли по катиону (соль образована слабым основанием и сильной кислотой, например NH₄Cl). Расчет рН в таком растворе ведут по формуле: рН = 7 - 1/2 рК_о - 1/2 lg С_с

в) гидролиз соли по катиону и аниону (соль образована слабой кислотой и слабым основанием, например CH₃COO NH₄). В этом случае расчет рН ведут по формуле:

рН = 7 + 1/2 рК_к - 1/2 рК_о

Рассмотрите пример решения задачи.

На предприятии не хватило запаса соды для нейтрализации кислотных отходов, и 3,15 кг азотной кислоты были вылиты в канализацию, а оттуда попали в пруд емкостью 10000 м³. После этого в пруду погибла вся рыба, даже такая неприхотливая, как плотва. Определите водородный показатель воды, загрязненной азотной кислотой.

Решение. Запишем уравнение реакции и условие задачи в формульном виде:

HNO₃ = H⁺ + NO₃^- ; рН < 7

V = 10000 м³ = 1 ^. 10⁷ л;  m (HNO₃) = 3,15 кг = 3150 г;  M (HNO₃) = 63 г/моль

pH = ?

В соответствии с уравнением реакции равновесная молярная концентрация катионов Н⁺ равна концентрации азотной кислоты с (HNO₃), которая, в свою очередь, определяется так:

[Н⁺] = с (HNO₃) = {m(HNO₃) /M(HNO₃)} : V =  = (3150 /63) : (1 ^. 10⁷) [{г : (г/л)}: л] = 5 ^. 10^-6 моль/л

рН = - lg[Н⁺] = - lg с(HNO₃) = - lg 5 ^. 10^-6 = 5,3

Ответ. Водородный показатель воды в пруду равен 5,3

Задания для самостоятельного решения

№ 1

рН раствора составляет 4,3. Вычислить [H⁺] и [OH^-]

№ 2

Рассчитайте рН 0,02М раствора Ca(OH)₂.

№ 3

Рассчитайте pH 0,02 М раствора серной кислоты.

№ 4

Рассчитайте массовую долю NaOH в растворе, pH которого равен 13. Плотность раствора – 1 г/мл.

№ 5

Рассчитать рН 0,035 М растворов HCl, CH₃COOH (Показатель константы диссоциации уксусной кислоты (рК) = 4,76).