Растворы сильных электролитов
Пример 1. Рассчитайте рН раствора, содержащего в 1л 0,001 моль HCl и 0,06 моль CaCl2 с учетом и без учета коэффициентов активности.
Решение:
Уравнение протолиза: HCl + H2O = H3O+ + Cl-
а) без учета коэффициента активности:
[H3O+] = 0,001моль/л; рН = -lg[H3O+] = -lg10-3 = 3.
б) с учетом коэффициента активности:
Ионная сила раствора I = 0,5( 0,001∙1 + 0,001∙1 + 0,06∙22 + 2∙0,06∙1)= 0,182.
Коэффициент активности иона H3O+ f= 0,824. а(Н3O+) = 0,824∙0,001 = 0,000824. рН= -lgа(Н3O+) = - lg8,24 ∙10-4 = 3,08.
Пример 2. Рассчитайте рН 0,001М NaOH.
Решение:
pOH = -lg 10-3 = 3. pH = 14 – pOH = 14 – 3 = 11.
Пример 3.Рассчитайте рН раствора соляной кислоты с концентрацией 10-7 моль/л.
Решение:
При концентрации сильного электролита < 10-6 моль/л пренебречь автопротолизом воды нельзя.
Уравнение электронейтральности: [H3O+] = [Cl-] + [OH-]
[Cl-] = [HCl]; [OH-] = Kw / [H3O+] ; Тогда [H3O+] = [HCl} + Kw/[H3O+] ;
[H3O+]2 - [HCl] - Kw = 0;
[H3O+] = 0,5( [HCl] + √ [HCl]2 + 4Kw )
[Cl-] = 10-7 моль/л ; [OH-] = K(H2O)/ [H3O+] = 10-14/ [H3O+] ;
Тогда [H3O+] = 10-7 + 10-14/ [H3O+] или [H3O+]2 - 10-7 - 10 –14 = 0
Отсюда: [H3O+] = 0,5(10-7 + √ 10-14 + 4 ∙10-14 = 1,67 ∙ 10-7 моль/л.
pH = -lg1,67 ∙ 10-7 = 6,78.
Коэффициенты активности ионов
|
Ионы |
Ионная сила раствора | |||||||
|
0,001 |
0,002 |
0,005 |
0,01 |
0,02 |
0,05 |
0,1 |
0,2 | |
|
H+ |
0,975 |
0,967 |
0,950 |
0,923 |
0,914 |
0,880 |
0,860 |
0,830 |
|
Li+ |
0,975 |
0,965 |
0,948 |
0,929 |
0,907 |
0,870 |
0,865 |
0,800 |
|
Rb+,Cs+,NH4+,Ag+ |
0,975 |
0,964 |
0,945 |
0,924 |
0,898 |
0,850 |
0,800 |
0,750 |
|
K+,Cl-,Br-,I-,CN-,NO3- |
0,975 |
0,964 |
0,945 |
0,925 |
0,899 |
0,850 |
0,805 |
0,755 |
|
OH-,F-,CNS-,MnO4- |
0,975 |
0,964 |
0,946 |
0,926 |
0,900 |
0,855 |
0,810 |
0,760 |
|
Na+ |
0,975 |
0,964 |
0,947 |
0,928 |
0,902 |
0,860 |
0,820 |
0,755 |
|
SO42-,CrO42- |
0,903 |
0,867 |
0,803 |
0,740 |
0,660 |
0,545 |
0,445 |
0,355 |
|
Pb2+,CO32-,SO32- |
0,903 |
0,868 |
0,805 |
0,742 |
0,665 |
0,550 |
0,455 |
0,370 |
|
Sr2+,Ba2+,Cd2+,S2- |
0,903 |
0,868 |
0,805 |
0,744 |
0,670 |
0,555 |
0,465 |
0,380 |
|
Ca2+,Cu2+,Zn2+,Mn2+,Fe2+,Ni2+Co2+ |
0,905 |
0,870 |
0,809 |
0,749 |
0,675 |
0,570 |
0,485 |
0,405 |
|
Mg2+,Be2+ |
0,906 |
0,872 |
0,813 |
0,755 |
0,690 |
0,595 |
0,520 |
0,450 |
|
PO43-,[Fe(CN)6]3- |
0,796 |
0,725 |
0,612 |
0,505 |
0,395 |
0,250 |
0,160 |
0,095 |
|
Al3+,Fe3+,Cr3+ |
0,802 |
0,738 |
0,632 |
0,540 |
0,445 |
0,325 |
0,245 |
0,180 |
|
[Fe(CN)6]4- |
0,668 |
0,570 |
0,425 |
0,310 |
0,200 |
0,100 |
0,048 |
0,021 |
Задачи для самостоятельного решения
1. Дайте определения понятиям «:идеальный» и «реальный» растворы, «активность», «ионная сила», «коэффициент активности иона».
2. Рассчитайте [Н3О +], [ОН -], а(Н3О+) , а(ОН-) и рН:
а) 0,01 М. раствора НС1,
б) раствора Н2SО4 с концентрацией С[0,5Н2SO4 ]= 0,01 моль/л;
в) 0,2 М раствора КОН;
г) раствора Ва(ОН)2. с концентрацией С[0,5 Ва(ОН)2]= 1 • 10-3 моль/л.
3. Рассчитайте молярную концентрацию:
а) раствора HBr, если рН раствора равно 1,65.
б) раствора NaOH, если рН раствора равно11,26.
Вычислите с учётом коэффициентов активности ионов рН водного раствора, содержащего
гидроксид натрия [(NaOH)= 0,05%] и хлорид натрия [(NaCl)= 0,2%],.
если плотность раствора равна 1,02 г/мл.
5. Рассчитайте рН раствора, содержащего в 2,5л одновременно 0,0032 моль HNO3 и
0,0083 моль H2SO4.
6. Вычислите рН конечного водного раствора, полученного при смешении 20 мл 0,1 М НС1 и
20 мл О,2М KOH с последующим разбавлением водой до объёма 1л.