Задача 3.18

В 1 л водного раствора йодистого водорода с pH=1 растворили 2,24 л газообразного йодистого водорода.

а) Рассчитать pH полученного раствора.

в) Какое количество кристаллического гидроксида калия потребуется для нейтрализации полученного раствора?

Дано: V_{(раствора НI)} = 1 л; рН = 1; V_(НI) = 2,24 л.

Найти: а) рН - ? б) m_(КОН) - ?

Решение

а) 1. Определяем концентрацию ионов H⁺ в исходном растворе HI, используя формулу для определения водородного показателя (рН) раствора:

рН = - lg[Н⁺], (8)

откуда:

lg[Н⁺] = - рН;

lg[Н⁺] = -1,

откуда:

[Н⁺] = 0,1 моль/л.

Раствор иодистого водорода (HI) относятся к сильным кислотам и в растворе полностью диссоциирует на ионы:

HI ↔ H⁺ + I^-

Следовательно: С_(Н⁺₎= С_(НI) = 0,1 моль/л.

2. Вычисляем количество растворенного вещества (ν) иодистого водорода в исходном растворе, используя формулу для определения молярной концентрации:

, (9)

откуда:

ν₁ = С_м× V, (10)

где ν – количество растворенного вещества, моль; V - объем раствора, л; V_{(раствора)} = 1 л.

ν₁ = 0,1 моль/л×1 л = 0,1 моль.

3. Определим количество вещества в 2,24 л газообразного йодистого водорода, который растворили в исходном растворе:

ν′ = V /V_m, (11)

где V_m - молярный объем; V_m  = 22,4 л/моль.

ν′= = 0,1 моль.

4. Вычисляем общее количество вещества HI в полученном растворе:

ν₂ = ν₁ + ν′ = 0,1 + 0,1 = 0,2 моль.

5. Вычисляем молярную концентрацию полученного раствора:

= 0,2 моль/л.

Следовательно: С_(Н⁺₎= С_(НI) = 0,2 моль/л.

6. рН полученного раствора HI равна:

рН = - lg 0,2 = - (-0,7) = 0,7.

в) Определим, какое количество кристаллического гидроксида калия потребуется для нейтрализации полученного раствора:

х моль 0,2 моль

КOH + HI = КI + Н₂О;

1 моль 1 моль

откуда: х = 0,2 моль.

Переведем количество вещества КОН в граммы:

m = ν×М,

где М - молярная масса вещества, г/моль;

М_(КОН) = 39 + 16 + 1 = 56 г/моль.

m_(КОН) = 0,2 моль × 56 г/моль = 11,2 г.

Ответ: а) рН = 0,7; б) m_(КОН) = 11,2 г.

Задача 3.28

В 100 мл воды растворили 0,2 г фтористого водорода. Определить рН полученного раствора. Плотность раствора 10³ кг/м³.

Дано: V_(Н2О) = 100 мл; m_(НF) = 0,2 г; ρ_(Н2О) = ρ_{(раствора)} = 1,0 г/мл.

Определить: рН - ?

Решение

1. Определяем массу воды по формуле:

m_((Н2О) = V×ρ, (12)

где ρ – плотность раствора, г/мл.

m_((Н2О) = 100 мл ×1,0 г/мл = 100 г.

2. Определяем массу раствора:

m_{(р-ра )} = m_((Н2О) + m_(НF) = 100 г + 0,2 г = 100,2 г.

3. Рассчитаем объем раствора, используя формулу (), откуда:

V = m_(р-ра) / ρ = = 100,2 мл = 0,1002 л.

4. Вычисляем молярную концентрацию данного раствора НF по формуле:

, (13)

где m - масса растворенного вещества, г; m_(НF) = 0,2 г;

М – молярная масса растворенного вещества, г/моль;

М _(НF) = 1 + 19 = 20 г/моль;

V - объем раствора, л; V_{(раствора)} = 0,1002 л.

= 0,001 = моль/л.

5. Раствор НF – фтороводородная (плавиковая) кислота относится к слабым кислотам, поэтому для расчета концентрации ионов Н⁺ в растворе применяем формулу:

[Н⁺] = , (14)

где К_а – константа диссоциации слабой кислоты; К_НF = 7,2×10^-4;

С – молярная концентрация раствора, моль/л. С_{(р-ра НF)} = 0,001 моль/л = 10^-3М.

По формуле (9) получаем:

[Н⁺] = = 8,50×10^-4 моль/л.

Определяем рН раствора по формуле (8):

рН = - lg8,50×10^-4 = 3,07 ≈ 3,1.

рН < 7 – среда раствора НF кислая.

Ответ: рН = 3,1.