Из этого уравнения следует, что [Н+] = 0,1 моль/л, тогда рН = –lg0,1 = 1;
б) NaOH — сильное основание, практически полностью диссоциирющее в водном растворе по уравнению
NaOH↔Na+ + OH–.
Из уравнения следует, что [ОН–] = 0,1 моль/л, следовательно рОН = –lg0,1 = 1, тогда рН = 14– рОН = 13.
Расчет рН растворов слабых электролитов
Пример 2. Определите рН 0,1М раствора уксусной кислоты
(рКкис = 4,76).
Решение: уксусная кислота — слабая кислота, в водном растворе частично диссоциирует по уравнению
CH3COOH↔H+ + CH3COO–.
рН раствора слабой кислоты зависит от константы диссоциации (Kкис — справочная величина) и концентрации кислоты
рН = |
1 |
рКкис − |
1 lg Cкис ; |
||
|
|
2 |
|
|
2 |
pH = |
1 |
4,76 − |
1 lg0,1 рН = 2,88. |
||
|
2 |
|
|
2 |
|
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. Вычислите [Н+] в растворе, 20 % азотистой кислоты (плотность
раствора 1,02г/мл; Ккис = 5,1 · 10–4).
2. Вычислите рН раствора 30 % сернистой кислоты (плотность
раствора 1,12 г/мл, Ккис = 6,3 · 10–8).
3. Вычислите рОН раствора 20 % сернистой кислоты (плотность
раствора 1,12 г/мл, Ккис = 6,3 · 10–8) .
4. Определите pОH 0,24Н уксусной кислоты (CH3COOH), кон-
станта диссоциации которой равна 1,75 10–5.
5. Вычислите [Н+] в растворе, 10 % угольной кислоты (плотность раствора 1,22 г/мл; Ккис = 6,1 10–11).
ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ
При равновесии между компонентами раствора и твердой фазой раствор называют насыщенным относительно этой фазы. При этом в равновесии находятся все реакции, описывающие растворимость данного вещества.
10
Для реакции диссоциации твердого вещества KtxAny: KtxAny xKty+ + yAnx–
выражение для константы равновесия называется произведением растворимости (ПР) и определяется произведением активностей ионов в степенях соответствующих стехиометрических коэффициентов:
ПР=aKtx y+ aAny x− .
Для разбавленных растворов активности ионов могут быть заменены их молярными концентрациями
ПР = [Kty+ ]x [Anx- ]y .
Условие образования осадка: произведение молярных концентраций ионов, возведенных в степень стехиометрических коэффициентов, должно быть больше величины произведения растворимости
(ПР).
Если фактическое произведение концентраций ионов в некотором растворе превышает значение произведения растворимости, т.е. [Kty+]x[Anx–]y > ПР, то раствор является пересыщенным, и из него выпадает осадок.
Условие растворения осадка (ненасыщенности раствора): [Kty+]x[Anx–] < ПР.
Оба процесса идут с одинаковой скоростью, и система приходит в состояние равновесия при [Kty+]x[Anx–] = ПР (насыщенный раствор).
Пример 1. Исходя из известного значения ПРPb(OH)2 = 1,2 10−15 ,
рассчитайте растворимость Pb(OH)2. Результат выразите в г/л. |
|
|||
Решение |
|
|
|
|
1. |
Запишем уравнение реакции диссоциации: |
|
||
|
Pb(OH)2 |
Pb 2+ + 2 OH−; |
|
|
2. |
Обозначим растворимость Pb(OH)2 через |
x (моль/л). |
|
|
Тогда концентрации ионов будут равны: [Pb 2+] = x, [OH−] = 2 x. |
|
|||
3. |
Запишем выражение для произведения растворимости минера |
- |
||
ла, используя введенные обозначения и рассчитанное значение ПР:
ПР = [Pb2+] [OH−]2 = x (2x)2 = 4x3 = 1,2 10–15.
4. Решим уравнение относительно неизвестной растворимости х:
11
|
|
|
|
|
|
|
х = 3 1,2 10−15 = 0,67 10−5. |
||||||
4 |
|
|
|
|
|
|
Растворимость составляет 0,68 10−5 моль/л. |
||||||
5. Переведем молярную растворимость |
в растворимость в г/л. |
|||||
Молярная масса гидроксида свинца M = |
241,21 |
г/моль, тогда |
||||
Р = 241,21 0,68 = 1,64 10−3 г/л. |
||||||
Ответ. Растворимость Pb(OH) |
2 = 1,64 10−3 г/л. |
|||||
Пример 2. Рассчитайте произведение растворимости карбоната |
||||||
бария, если известно, что при 298 К в 100 мл его насыщенного рас- |
|||||
твора содержится 1,38 10–3 г BaCO3. |
|
||||
Решение: М(BaCO3) = 197 г/моль. Растворимость Р карбоната ба- |
|||||
рия равна: |
|
|
|
|
|
Р = |
1,38 10−3 1000 |
= 7 10−5 |
моль/л. |
||
197 |
100 |
||||
|
|
|
|||
В насыщенном растворе карбоната бария
ВаСО3 ↔ Ba2+ + СO32–
концентрации ионов бария и карбонат-ионов равны.
Следовательно, [Ba2+] = [СO32-] = 7∙10–5 моль/л. Таким образом, растворимость Р карбоната бария равна 7·10–5 моль/л. Величина ПР составит
ПР = [Ba2+][СO32–] = Р∙ Р = (7∙ 10–5)2 = 4,9∙ 10–9.
Ответ. Произведение растворимости карбоната бария ПР=4,9∙10–9.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1.При некоторой температуре растворимость карбоната серебра равна 10–4 моль/л. Рассчитайте ПР этой соли.
2.При некоторой температуре в 20 л воды растворяется 4∙10–3 моль фторида кальция. Рассчитайте ПР этой соли.
3.При некоторой температуре в 10 л воды растворяется 1,112 г хлорида свинца. Рассчитайте ПР этой соли.
4.ПР сульфата серебра при комнатной температуре составляет 5,02∙10–5. Рассчитайте растворимость этой соли в воде.
5.Вычислить растворимость Ag2SO4 в воде (моль/л и г/л), если произведение растворимости при 25 °С для этой соли равно 1,2∙10–5.
12