634

Пример 5.1. Концентрация ионов водорода в водном растворе 0,0053моль/л. Вычислить величину рН, концентрацию ОН -, гидроксильный показатель и определить реакцию среды.

Решение

[H ] 0,0053 5,3 103 моль л.

1. Водородный показатель рН:

pH lg[H ] lg 5,3 10 3 [lg 5,3 lg10 3 ]

[0,724 3] 2,276 (приложение, табл.11).

2.Реакция среды:

рН < 7 - среда кислая.

3.Гидроксильный показатель:

рОН = 14 - рН = 14 - 2,276 = 11,724.

4.Концентрация ионов ОН - :

[OH ] 10 pOH 1011,724 1,888 1012 моль л .

(приложение, табл.12)

Пример 5.2. Вычислить рН буферного раствора, состоящего из 10 мл 0,8 М раствора СН3СООН и 90 мл 0,5 М раствора СН3СООNa.

Решение

1. Расчет Ск и Сс в буферном растворе:

2. Концентрация ионов водорода:

3. рН буферного раствора:

pH lg 3,28 10 6 [lg 3,28 lg10 6 ] [0,51 6] 5,49

(приложение, табл.11)

Пример 5.3. В каком соотношении нужно взять растворы NaH2PO4 (в качестве кислоты) и К2НРО4 (в качестве соли) одинаковой концентрации, чтобы получить буферный раствор с рН = 5,92?

Решение

Расчет концентрации ионов водорода (приложение, табл. 12):

pH lg[H ]; lg[H ] 5,92; [H ] 10 5,92 1,2 10 6.

1. Расчет отношения Vк /Vc:

Для приготовления буферного раствора с рН = 5,92 потребуется 19,35 объемов NaH2PO4 и 1 объем К2НРО4.

Литература: [1], глава VIII, с. 200 – 215.

62

Варианты заданий и вопросов к теме 5

1. Определить рН водного раствора соли:

2. Рассчитайте значения рН и всех столбцов таблицы, относящихся к вашему варианту:

3. В каком соотношении необходимо взять компоненты с одинаковой концентрацией, чтобы получить буферный раствор с заданным значением рН?

63

4. Рассчитать концентрацию ионов водорода и рН буферного раствора:

64

Вопросы и задания подготовки к семинару (темы 3, 4, 5)

1.Приведите определение понятия «раствор».

2.Какие способы выражения концентрации растворов используются в курсе физической химии?

3.В чем сущность сольватной теории растворов Д.И. Менделеева?

4.Почему температура замерзания растворов ниже температуры замерзания растворителя?

5.Почему температура кипения растворов выше температуры кипения растворителя?

6.Как применяются криоскопические и эбуллиоскопические методы исследования в химии и селекционной работе?

7.Что такое осмос и осмотическое давление? Значение осмоса в биологии.

8.Почему в растворах электролитов наблюдается отклонение от законов Вант-Гоффа и Рауля? Изотонический коэффициент.

9.Сильные и слабые электролиты. Константа и степень диссоциации.

10.Активность. Коэффициент активности. Почему активность иона ниже его аналитической концентрации?

Вкаких условиях эти величины равны?

11.Ионная сила раствора. Определение коэффициента активности.

12.Как связаны между собой концентрация ионов водорода и водородный показатель?

13.Аналитическая (общая), активная и потенциальная кислотность, рН, рОН.

14.Определение рН водных растворов гидролизующихся солей.

65

15.Типы буферных систем. Почему буферные системы препятствуют изменению рН среды?

16.Буферная емкость по кислоте и щелочи.

17.Показать механизм буферного действия при добавлении небольших количеств сильной кислоты; сильной щелочи к: а) ацетатному, б) аммиачному, в) бикарбонатному, г) фосфатному, д) белковому буферам. Записать уравнение реакции в молекулярной и ионной формах.

18.Какой из растворов имеет более высокое значение рН: 0,1н NH4OH или смесь 0,1н NH4OH и 0,1н NH4Cl? Ответ подтвердить расчетом.

Тема 6. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Электропроводность (L) - способность вещества проводить электрический ток. Это величина, обратная сопротивлению (R):

L 1R 1Ом 1 Сименс (См).

Удельная электропроводность - электропроводность

1 м3 раствора электролита, заключенного между платиновыми электродами с поверхностью 1 м2, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга.

где R – сопротивление раствора электролита; ρ - удельное сопротивление; χ - удельная электропроводность;

l - расстояние между платиновыми электродами; S - поверхность платиновых электродов.

66

электропроводность объема раствора, содержащего 1 кмоль- экв растворенного вещества:

при бесконечном разведении равна сумме подвижностей катиона и аниона электролита.

Связь между электропроводностью электролитов и степенью диссоциации α для слабых электролитов или кажущейся степенью диссоциации (коэффициентом электропроводности fэ) сильных электролитов выражается уравнением:

Пример 6.1. При 180С удельная электропроводность 5% раствора Mg(NO3)2 равна 4,38 См/м. Плотность раствора равна 1,038 г/см3. Вычислить кажущуюся степень диссоциации или коэффициент электропроводности Mg(NO3)2 в указанном растворе.

Решение

3. Эквивалентная электропроводность при бесконечном разведении:

lMg lNO3 4,46 6,26 10,72См м2 кмоль

(приложение, табл. 6).

4. Степень диссоциации соли:

68

Пример 6.2. Определить степень и константу электролитической диссоциации дистиллированной воды, если удельная электропроводность воды (χ), измеренная на кондуктометре, равна 4∙10-6 См/м.

Решение

1. Нормальная концентрация воды:

разведении:

lH lOH 31,5 17,4 48,9См м2 кмоль

4.Степень диссоциации воды:

V 7,2 10 8 1,47 10 9.48,9

5. Константа диссоциации воды:

Пример 6.3. Определить степень и константу электролитической диссоциации слабого электролита: 0,1н CH3COOH при 180С, если удельная электропроводность (χ) этого раствора равна 4,709∙10-2 См/м.

Решение

1. Эквивалентная электропроводность 0,1н раствора СН3СООН:

69

разведении 0,1н раствора СН3СООН:

lH lCH3COO 31,5 3,5 35См м2 кмоль

(приложение, табл.6).

3. Степень электролитической диссоциации 0,1н раствора СН3СООН:

электропроводность насыщенного раствора AgJ равна

4,114∙10-6 См/м.

Решение

1.Удельная электропроводность соли AgJ:

AgJ нас. AgJ H 2O

4,144 10 6 4 10 6 0,144 10 6 См м.

2.Эквивалентная электропроводность насыщенного раствора AgJ - насыщенный раствор труднорастворимой соли можно считать бесконечно разбавленным, тогда:

V lAg lJ 5,32 6,68 12,00См м2 кмоль

(приложение, табл.6).

70