Разбор типовых задач

1. Вычислить рН раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,04 моль/л, если степень диссоциации равна 0,9.

Решение:

СН₃СООН  СН₃СОО^- + Н⁺

[H⁺] = C   = 0,04  0,9 = 0,036 моль/л.

рН = -lg[Н⁺] = -lg3,610^-2 = 2 – 0,56 = 1,44

2. Смешали два раствора: НС1 объемом 50 мл с концентрацией 0,2 моль/л и NaOH объемом 75 мл с концентрацией 0,15 моль/л. Вычислите рН полученного раствора.

Решение: При смешивании кислоты и щелочи идет реакция нейтрализации:

HCl + NaOH = NaCl + H₂O

Рассчитаем моли каждого вещества: n_HCl = 0,2  50 = 10 ммоль,

n_NaOH = 0,15  75 = 11,25 ммоль.

NaOH находится в избытке, следовательно, среда будет щелочной.

n_NaOH = 11,25 – 10 = 1,25 ммоль.

Концентрация NaOH в полученном растворе будет:

.

рН = 14 + lgC_NaOH = 14 + lg0,01 = 14 – 2 = 12.

3. Как изменится рН, если в 1 л дистиллированной воды внести 0,01 моль NH₄Cl?

Решение: рН дистиллированной воды равен 7. При растворении NH₄Cl происходит обратимый гидролиз соли по катиону:

NH₄Cl + H₂O  NH₄OH + HCl или

NH + H₂O  NH₄OH + H⁺

Среда становится более кислой.

При гидролизе по катиону расчет рН ведем по формуле:

рН = 7 – 0,5рК - 0,5lgC

Из таблицы находим рК = 4,75.

рН = 7 – 0,5  4,75 – 0,5lg0,01 = 7 – 2,375 + 1  5,6.

Итак, рН измениться от 7 до 5,6, т.е. на рН = 7 – 5,6 = 1,4 единиц.

4. Оцените рН раствора, полученного растворением 0,53 г Na₂CO₃ в 10 л воды.

Решение: Найдем концентрацию Na₂CO₃ в полученном растворе:

, где

М =106 г/моль

Гидролиз Na₂CО₃ протекает в 2 стадии:

Na₂CО₃ + H₂O  NaHCO₃ + NaOH

NaHCO₃ + H₂O  NaOH + H₂CO₃

Т.к., рК₁ рК₂ , учтем только первую стадию гидролиза.

рН = 7 + 0,5рК₂ + 0,5lgС

Из таблицы найдем рК₂ =10,33.

рН = 7 + 0,5  10,33 + 0,5lg510^-4 = 7 + 5,165 – 0,5  3,3 = 10,5.

5. Вычислите константу и степень гидролиза СН₃СООNH₄ и рН этого раствора.

Решение: Гидролиз СН₃СООNH₄ идет одновременно по катиону и по аниону.

CH₃COONH₄ + H₂O  CH₃COOH + NH₄OH

Константа гидролиза рассчитывается по формуле:

Степень гидролиза в этом случае рассчитывается по формуле:

рН рассчитываем по формуле:

рН = 7 + 0,5рК - 0,5рК = 7 + 0,5  4,75 – 0,5  4,75 = 7.

Лабораторная работа

Задание 1. Определение рН водных растворов слабых и сильных кислот и оснований колориметрическим способом (при помощи универсальной индикаторной бумаги).

В 5 пробирок внесите по 5 мл растворов HCl, NaOH, KNO₃, CH₃COOH и NH₃. В каждую из них опустите полоску универсальной индикаторной бумаги и сравнивая окраску бумаги со шкалой запишите значение рН каждого раствора. Пользуясь соответствующими расчетными формулами рассчитайте рН этих растворов и сравните экспериментально определенные значения с расчетными.

Задание 2. Определение рН в водных растворах солей.

В шесть пробирок внесите по 5 мл растворов Na₂CO₃, NH₄Cl, Na₂SO₄, KNO₃, CH₃COONa и дистиллированный воды. В каждую пробирку опустите по полоске универсальной индикаторной бумаги и сравнивая со шкалой запишите значения рН всех растворов. Для растворов Na₂CO₃ и CH₃COONa добавьте по 2 капли раствора фенолфталеина, а в раствор NH₄Cl еще опустите синюю лакмусовую бумагу. Свои наблюдения занесите в протокол лабораторной работы. В каких случаях происходил гидролиз солей? Напишите молекулярные и ионные уравнения гидролиза соответствующих солей, в случае Na₂CO₃ покажите ступенчатый гидролиз этой соли. Для солей NH₄Cl, CH₃COONa и Na₂CO₃ (по первой ступени) рассчитайте рН гидролиза этих солей в воде, и сравнивая значения рассчитанных величин с экспериментально определенными, сделайте выводы.

Задание 3. Изучение влияния температуры на степень гидролиза солей.

В пробирку налейте 5 мл раствора CH₃COONa и добавьте 2 капли раствора фенолфталеина. Пользуясь держалкой нагрейте содержимое пробирки на пламени спиртовки. Наблюдайте за изменением интенсивности окраски индикатора. Затем содержимое пробирки охладите под струей холодной воды. Что происходит? Сделайте вывод о влиянии температуры на степень гидролиза этой соли. Рассчитайте степень и константу гидролиза СН₃СООNa, пользуясь табличными значениями k и k .

Задание 4. Изучение совместного гидролиза солей.

В одну пробирку налейте 3 мл раствора Al₂(SO₄)₃, в другую – 3 мл раствора Na₂CO₃. Соедините содержимое двух пробирок и внимательно следите за изменениями в пробирке. Какой газ, и какой осадок выделяются в ходе реакции? Напишите молекулярное и ионное уравнения реакций совместного гидролиза этих солей. Почему в этом случае гидролиз приобретает необратимый характер? Полученный осадок разделите на 2 части: в одну добавьте раствор NaOH, в другую раствор НС1. Почему в обоих случаях осадок растворяется? Напишите молекулярные и ионные уравнения растворения Al(OH)₃ в NaOH и HCl.