Часть-1 дз метода

Решение. При добавлении к раствору слабого электролита (уксусная кислота) раствора сильного электролита (соляная кислота) диссоциация слабого электролита уменьшается в соответствии с принципом Ле Шателье.

CH3COOH 1 CH3COO H ,

Степень диссоциации CH3COOH должна уменьшиться в 10 раз.

Используя решение предыдущего примера:

1,34 10 2 1,34 10 3. 10

Пусть объём раствора HCl равен V. Тогда раствор, полученный после смешивания двух растворов (соляной кислоты и уксусной кислоты)

будет иметь объём 100 V. Найдём концентрации кислот после смешивания растворов.

Запишем уравнение материального баланса:

Cпосле Vпосле Cдо Vдо,

Запишем выражение для константы диссоциации уксусной кислоты:

Kдисс. [CH3COO ] [H ].

[CH3COOH]

Концентрация иона водорода в полученном растворе равна:

[H ]из HCl.

Уксусная кислота в присутствии сильного электролита диссоциирует незначительно, поэтому концентрация иона водорода в полученном растворе определится лишь концентрацией HCl:

[H ] Cпосле(HCl).

Концентрация ацетат-иона связана с концентрацией уксусной кислоты через степень диссоциации:

[CH3COO ] Cпосле(СH3COOH).

Поскольку уксусная кислота в присутствии сильного электролита диссоциирует незначительно, то

[СH3COOH] Cпосле(СH3COOH).

Подставим [H ], [CH3COO ] и [СH3COOH] в формулу для константы диссоциации:

Kдисс. Cпосле(HCl) Cпосле(СH3COOH) Cпосле(HCl).

Cпосле(СH3COOH)

Подставим значения α и Kдисс. в выражение для Cпосле(HCl)

141

0,134 V ,

100 V

13,4 0,134 V V.

Отсюда V 15,5мл.

При добавлении 15,5 мл 0,1 М раствора HCl к 100 мл 0,1 М раствора

уксусной кислоты степень диссоциации уксусной кислоты уменьшится в

10 раз.

Вариант 1

1.Напишите уравнения диссоциации солей KHSO4, AlOHCl2, CH3COONa, FeCl2 и образующихся частиц HSO4 , AlOH2 .

2.Определите константу диссоциации частицы HSO4 при 298 К,

используя справочные термодинамические данные. (0,0104)

3.Определите концентрации ионов в 0,02 М растворе BaCl2.

4.Определите рН 0,05 мас.% раствора азотной кислоты. Плотность

раствора примите равной 1 г/см3. (2,10)

5. 1 М раствор слабой одноосновной кислоты имеет рН = 4. Найти рН 0,1 М раствора этой кислоты. Какова степень диссоциации кислоты в

0,1 М растворе? (4,5; 3,16 10 4)

6. Какой объём 0,05 мас.% раствора азотной кислоты (плотность раствора равна 1 г/см3) необходимо добавить к 100 мл 0,1 М раствора слабой одноосновной кислоты (см. условие задачи 5), чтобы степень диссоциации этой кислоты уменьшилась в 2 раза? При решении задачи примите, что объём полученного раствора равен сумме объёмов исходных растворов кислот. (8,66 мл)

142

Вариант 2

1. Напишите уравнения диссоциации солей (NH4)H2PO4,

(NH4)2Ni(SO4)2, CuOHCl, K2SO4 и образующихся частиц H2PO4 ,

CuOH .

2. Определите константу диссоциации частицы H2PO4 по первой

ступени при 298 К, используя справочные термодинамические данные. (6,2 10 8)

3. Определите концентрации ионов в 0,03 М растворе

(NH4)2Ni(SO4)2 (гидролиз соли не учитывать).

4. Определите рН раствора гидроксида натрия, титр которого равен

0,01 г/мл. (12,6)

5. Вычислите рН раствора циановодородной кислоты и концентрацию раствора, если степень диссоциации HCN в растворе равна

0,1 %, а константа диссоциации HCN равна 6 10 10. (4,61; 2,45 10 2)

6. В каком соотношении необходимо смешать 0,01 М раствор HCl и

раствор HCN (см. условие задачи 5), чтобы степень диссоциации HCN

уменьшилась в 10 раз? При решении задачи примите, что объём полученного раствора равен сумме объёмов исходных растворов кислот. (1:1666)

143

2. Определите константу диссоциации угольной кислоты H2CO3 по

первой ступени при 298 К, используя справочные термодинамические

данные. (3,7 10 7)

3.Определите концентрации ионов в 0,05 М растворе K2Cr2O7.

4.Определите рН раствора соляной кислоты, титр которого равен

1 10 3 г/мл. (1,56)

5.Вычислите рН раствора уксусной кислоты, полученного смешением 100 мл 0,1 М раствора CH3COOH и 900 мл 0,01 М раствора

CH3COOH. Какова степень диссоциации уксусной кислоты в полученном

растворе? Kдисс.CH3COOH 1,8 10 5. Примите, что объём полученного раствора равен 1000 мл. (3,23; 3,07 %)

6. В 100 мл 0,1 М раствора уксусной кислоты (Kдисс. 1,8 10 5)

растворили 0,01 М хлороводорода. Как изменится при этом степень диссоциации уксусной кислоты? При решении задачи примите, что объём полученного раствора равен 100 мл. (Уменьшится в 74,5 раз)

Вариант 4

1. Напишите уравнения диссоциации солей Na2CrO4, Al(OH)2Cl,

NH4HS, Ca(H2PO4)2 и образующихся частиц Al(OH)2 , HS .

2. Определите константу диссоциации фосфорной кислоты по первой ступени при 298 К, используя справочные термодинамические данные. (7,3 10 3)

3.Определите концентрации ионов в 0,04 М растворе K2CrO4.

4.Вычислите рН раствора HI, 250 мл которого содержат 1,28 г HI.

(1,40)

144

5. Вычислите рН раствора уксусной кислоты и концентрацию кислоты в растворе, если степень диссоциации CH3COOH в растворе

равна 1 %, а константа диссоциации CH3COOH равна 1,8 10 5. (2,74; 0,18 М)

6. Как изменится степень диссоциации уксусной кислоты, если слить равные объёмы раствора HI (см. условие задачи 4) и раствора CH3COOH (см. условие задачи 5)? При решении задачи примите, что объём полученного раствора равен сумме объёмов исходных растворов кислот. (Уменьшится в 11,1 раз)

Вариант 5

1.Напишите уравнения диссоциации солей Na2S, Ca(HCO3)2, KAl(SO4)2, NaHSO3 и образующихся частиц HCO3 , HSO3 .

2.Определите константу диссоциации частицы HCO3 при 298 К,

используя справочные термодинамические данные. (4,5 10 11)

3. Определите концентрации ионов в 0,01 М растворе KAl(SO4)2

(гидролиз соли не учитывать).

4. Вычислите рН раствора, полученного смешением равных объёмов

0,04 М раствора HСl и 0,03 М раствора Ba(OH)2 . (12)

5. Определите степень диссоциации циановодородной кислоты в

0,2 М водном растворе кислоты и рН этого раствора. Kдисс.HCN 6 10 10.

(5,48 10 3 %; 4,96)

6. Как изменится степень диссоциации циановодородной кислоты,

если в 1 л раствора (см. условие задачи 5) добавить 1 г цианида натрия?

Примите, что объём раствора не изменился. (Уменьшится в 1864 раза)

145

13. ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ. БУФЕРНЫЕ

РАСТВОРЫ

Пример 1. Определить:

а) равновесную молярную концентрацию катионов в насыщенном

растворе фосфата аммония-магния, если величина

ПРMgNH4PO4 2,5 10 13;

б) равновесную молярную концентрацию аниона в насыщенном

растворе ортоарсената меди(II), если величина ПРCu3(AsO4)2 7,6 10 36;

в) растворимость (концентрацию насыщенного раствора в моль/л)

хлорида свинца, если величина ПРPbCl2 1,7 10 5;

г) рН насыщенного раствора гидроксида меди(II), если величина

ПРCu(OH)2 5,6 10 20;

д) объём воды (в л), который необходим для растворения 2,00 г

оксалата серебра, если величина ПРAg2C2O4 1,1 10 11(объём воды

принять равным объёму насыщенного раствора);

е) выпадает ли осадок карбоната кальция при смешении 100 мл насыщенного раствора сульфита кальция с 300 мл раствора карбоната

натрия (С 0,2моль/л), если ПРCaSO3 3,2 10 7, а ПРCaCO3 4,4 10 9.

Все величины ПР приведены при 298 К.

Решение.

а) Пусть растворимость MgNH4PO4 в воде равна Р, моль/л. Тогда

равновесные концентрации ионов в насыщенном растворе соли составят:

ПРMgNH4PO4 [Mg2 ] [NH4] [PO34 ] P P P P3 2,5 10 13.

Следовательно, P 32,5 10 13 6,3 10 5 моль/л.

Таким образом, равновесные молярные концентрации катионов

Mg2 и NH4 составляют:

[Mg2 ] [NH4] 6,3 10 5 моль/л.

б) Пусть растворимость Cu3(AsO4)2 в воде равна Р, моль/л. Тогда

равновесные концентрации ионов в насыщенном растворе соли составят:

Cu3(AsO4)2(к) 3Cu2 2AsO34

Р, моль/л 3Р, моль/л 2Р, моль/л

ПРCu3(AsO4)2 [Cu2 ]3 [AsO34 ]2 (3P)3 (2P)2 27P3 4P2 108P5 7,6 10 36

Следовательно, растворимость соли (молярная концентрация её насыщенного раствора)

P 5 7,6 10 36 3,71 10 8 моль/л. 108

Молярная концентрация ортоарсенат-иона в насыщенном растворе составляет:

[AsO34 ] 2P 2 3,71 10 8 7,42 10 8 моль/л.

в) Пусть растворимость хлорида свинца в воде равна Р, моль/л. Тогда равновесные концентрации ионов в насыщенном растворе соли составят:

PbCl2(к) Pb2 2Cl

Р, моль/л Р, моль/л 2Р, моль/л

ПРPbCl2 [Pb2 ] [2Cl ]2 P (2P)2 4P3 1,7 10 5.

Следовательно, растворимость соли

147

P 3 1,7 10 5 1,62 10 2 моль/л. 4

г) Вычислим вначале растворимость гидроксида меди(II), Р, моль/л, а

также концентрацию ионов OH в его насыщенном растворе:

Р, моль/л Р, моль/л 2Р, моль/л

ПРCu(OH)2 [Cu2 ] [OH ]2 P (2P)2 4P3 5,6 10 20.

Следовательно, растворимость Cu(OH)2:

P 3 5,6 10 20 2,41 10 7 моль/л. 4

Тогда, концентрация ионов OH равна:

[OH ] 2 2,41 10 7 4,82 10 7 моль/л .

Величина рН насыщенного раствора Cu(OH)2 составит:

pH 14 pOH 14 lg[OH ] 14 lg(4,82 10 7) 14 6,32 7,68.

д) Вычислим растворимость оксалата серебра Р, моль/л:

Р, моль/л 2Р, моль/л Р, моль/л

ПРAg2C2O4 [Ag ]2 [C2O24 ] (2P)2 P 4P3 1,1 10 11.

Величина Р составит:

P 3 1,1 10 11 1,40 10 4 моль/л . 4

M(Ag2C2O4) 304г/моль, следовательно, количество вещества соли,

содержащейся в 2,00 г оксалата серебра, составляет

148

Объём воды, который необходим для растворения 2,00 г оксалата серебра, равен:

V(H2O) 6,6 10 3 моль 47,0 л. 1,4 10 4 моль/л

е) При смешении растворов протекает следующий процесс:

Осадок карбоната кальция будет выпадать, если выполняется следующее условие: [Ca2 ] [CO32 ] ПРCaCO3 .

Концентрация карбонат-ионов известна из условия задачи, она равна молярной концентрации Na2CO3. Ионы кальция, которые при

взаимодействии с ионами CO32 могут образовывать осадок CaCO3, дают насыщенный раствор сульфита кальция. Концентрацию свободных ионов

Ca2 можно вычислить из величины ПРCaSO3 :

[Ca2 ] ПРCaSO3 .

Вычисляем концентрации ионов Ca2 и CO32 в конечном растворе с учётом разбавления

и находим произведение концентраций ионов Ca2 и CO32

[Ca2 ] [CO32 ] 1,41 10 4 0,15 2,1 10 5,

149