7. Растворы электролитов

Вопросы для самопроверки

1. Что называется ионным произведением воды? В каких пределах изменяется концентрация водородных и гидроксиль­ных ионов в разбавленных водных растворах? Определить концентрацию ионов гидроксила, если концентрация ионов водорода равна 1,27.10моль/л.

2. Изменится ли ионное произведение воды при повыше­нии температуры? при приливании к раствору щелочи? кис­лоты?

3. Изменится ли и как рН раствора при повышении температуры? при приливании к раствору щелочи или кислоты?

4. Сравните величины степени диссоциации и константы диссоциации слабого электролита. Какая более полно описывает его способность к диссоциации?

5. Как находят степень и константу диссоциации криоскопическим методом?

6. Концентрация водородных ионов в водном растворе равна 5,3.10г-ион/л. Вычислите величину рН, концентра­цию гидроксильных ионов и определите реакцию среды.

7. Используя понятие об активности, найти рН в 0,1 н растворе соляной кислоты; коэффициент активности равен 0,796.

8. Дайте определение кислот и оснований на основе тео­рии электролитической диссоциации и на основе протолити­ческой теории. Укажите на основе этих теории кислоты и основания в процессах:

9. Как рассчитывают величины рН в растворах гидролизованных солей по их концентрации?

10. Каковы типы буферных систем (по составу)?

11. Что такое буферная емкость?

12. Показать механизм буферного действия при добавле­нии небольших количеств: а) синильной кислоты, б) сильной щелочи к:

1) ацетатному буферу,

2) аммиачному буферу,

3) бикарбонатному буферу,

4) фосфатному буферу.

5) белковому буферу,

6) почвенному раствору.

Решение типовых задач

1. Раствор, содержащий 0,2394 г аммиака на 1000 г воды, замерзает при температуре -0,0142С.Вычислить степень диссоциации в этом растворе.

Решение. Степень электролитической диссоциации () связана с изотоническим коэффициентом Вант-Гоффа (i) следующим уравнением, где- число ионов, на

которое диссоциирует молекула электролита, по определе­нию

,

определяют по закону Рауля:

,

где m– моляльная концентрация раствора;

K– криоскопическая постоянная константа;

q– навеска растворенного вещества в граммах – по условиюq= 0,2394 г;

W– количество растворителя в граммах – по условиюW= 1000г;

- разность температуры замерзания воды и температуры замерзания раствора – по условию,= 0-(-0,0142)=0,0142.

Тогда ,

, или 12%.

2. Вычислить рН 0,05 н раствора сильной одноосновной кислоты.

Решение. Так как кислота диссоциирована полностью и ее концентрация невелика, будем считать, что в этом раст­воре активная концентрация равна имеющейся концентрации. Отсюда [Н] =0,05 моль/л, так как pH=-lg[Н], то

pH=-lg510=-lg 5+2= -0,70+2= 1,3

3. Вычислить рН в 0,1 н растворе уксусной кислоты.

Решение. Слабые кислоты диссоциируют обратимо:

Равновесие характеризуется константой К= 1,8510=. Посколькупо уравнению реакции, а количество нераспавшихся на ионы молекулприблизительно равно исходному (диссоциация идет незначительно), то обозначив, будем иметь с учетом исходной 0,1 и концентрации:

моль/л

Отсюда pH= -lg= -lg1,3510=3-lg1,35=2,87

4. Вычислить рН буферного раствора, состоящего из 10 мл 0,1 М раствора и 90 мл 0,1 М раствора.

Константа электролитической диссоциации уксусной кислоты равна 1,8510.

Решение. По уравнению буферной смеси концентрация водородных ионов в буферном растворе =или в других обозначениях.

где - концентрация кислоты,

- концентрация соли в приготовленной буферной смеси.

Концентрация кислоты и соли в смеси может быть рассчитана по данным задачи:

моль/л,

где 10 и 90 – объемы кислот и соли, взятые для приготовления буферного раствора, мл;

10+90 – общий объем раствора.

Полученные величины подставляются в уравнение буферной смеси:

моль/л

Далее находим величину рН:

,

,

рН= -(lg0,20-51g10) = -(1,30-5) = -(-0,70-5) =5,70;

рН=5,70.

ЗАДАЧИ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

81-90. Сделайте расчеты величин рН по данным в табли­це концентрациям или величин концентраций вещества по данным в таблице величинам рН. Расчеты сделайте для всех столбцов таблицы, относящихся к вашему варианту. Коэффи­циент активности в растворах сильных электролитов = 1.

№ задачи	Вещество	С, моль/л			pH	pOH
81	HCl NaOH	10			10,5
82	HCl NaOH	2,7			10
83	CHCOOH KOH	5	10
84	HNO NHOH			10
85	NaOH HCl				4,89
86	CHCOOH KOH	4,8		10
87	HCl NaOH					4,5
88	HNO KOH	1,5	10
89	CHCOOH NaOH	9,5				10
90	NHOH HCl					10

91-92. Почему буферные растворы препятствуют изме­нению рН раствора? Рассчитайте рН по данным таблицы (концентрации кислоты и соли одинаковы).

№ задачи	Буферная смесь	Количество кислоты, мл	Количество соли, мл
91	CHCOOH CHCOONa	4	6
92	NaHPO NaHPO	3	7

93-95. Каково биологическое значение буферных смесей? Приведите примеры буферных растворов, встречающихся в живых организмах. Рассчитайте соотношение кислоты и соли (концентрации равные) в буферной смеси с величинами рН, представленными в таблице.*

№ задачи	Буферная смесь	рН буферной смеси
93	KHPO NaHPO	6,81
94	CHCOOH CHCOONa	4,75
95	HCO NaHCO	7,3

(*Константы диссоциации даны в приложении).