Расчет концентрации ионов в растворе нескольких веществ

В данном случае равновесие, устанавливающееся при диссоциации слабого электролита, может быть смещено под действием ионов, образующихся при диссоциации другого электролита, если эти ионы также являются продуктом диссоциации первого электролита.

Пример 5

Рассчитать концентрацию ионов ClO^- в растворе, 500 мл которого содержат 0.005 моля HClO и 0.0005 моля HCl.

Решение

Концентрации веществ в данном растворе равны

См(HClO) = ( HClO)/V=0.005 моль/0.5 л =0.01 моль/л;

См(HCl) = ( HCl)/V = 0.0005 моль/0.5 л = 0.001 моль/л.

Их схемы диссоциации

HClO  H⁺ + ClO^-,

HCl  H⁺ + Cl^-

видно, что при диссоциации обоих веществ образуется ион H⁺. Однако, если диссоциация HCl необратима, то диссоциация HClO является обратимым процессом, описываемым константой равновесия

К_а= [H⁺][OCl^-]/[HClO] = 510^-8.

Равновесная концентрация водорода будет определяться диссоциацией обоих веществ:

[H⁺]₁=  См(HClO) - слабый электролит (1);

[H⁺]₂=  См(HCl) = См(HCl) = 0.001 моль/л – сильный электролит (=1);

[H⁺] = [H⁺]₁ + [H⁺]₂ = = [H⁺]₁ + 0.001 = х +0.001.

Равновесные концентрации ионов ClO^- и молекул НClO определяются диссоциацией первого вещества:

[OCl^-]=  См(HClO) = [H⁺]₁= х,

[HClO] = См(HClO) - х = 0.01- х,

а равновесная концентрация ионов Cl^- - диссоциацией второго вещества:

[Cl^-]= См(HCl) = 0.01 моль/л.

Подставляя значения равновесных концентраций в выражение для константы равновесия, получим уравнение

(х+0.001)х / (0.01-х) = 510^-8.

Его можно решить как квадратичное уравнение, однако целесообразно предположить, что х  0.001 и, следовательно, х  0.01, тогда

0.001х / 0.01 = 510^-8,

откуда х = [OCl^-]= 510^-7 моль/л, что действительно удовлетворяет указанному выше предположению.

Задачи для самостоятельного решения

1. Вычислить концентрацию ионов натрия и сульфат-ионов в 5%- растворе сульфата натрия (=1.042 г/мл).

2. Сколько воды необходимо прибавить к 100 мл 0.01 М раствора синильной кислоты HCN, чтобы степень диссоциации кислоты возросла в 4 раза? Как изменится рН раствора?

3. Во сколько раз изменится степень диссоциации HCN, если к полученному в предыдущей задаче раствору добавить 0.1 г HNO₃?

1. Определить рН 0.01М раствора гидроксида калия.

2. Перекись водорода Н₂О₂ является слабой кислотой. Вычислить степень диссоциации и рН 1М раствора перекиси водорода, если К_а=1.410^-12.

3. Рассчитать концентрацию ионов НО₂^- в растворе, 1 л которого содержит 1 моль перекиси водорода и 0.001 моля HCl.

1. Вычислить концентрацию хлорид-ионов в 0.03 М растворе хлорида бария.

2. Рассчитать концентрации всех ионов, образующихся при диссоциации H₂S в его 0.05 М растворе.

3. К 0.2 М раствору HCN добавили такое количество KCN, что концентрация соли в растворе стала равна 0.02 моль/л. Как изменится при этом степень диссоциации синильной кислоты?

1. Определить рН2%- раствора гидроксида натрия (=1.021 г/мл).

2. Найти концентрацию NH₄OH, при которой ее степень диссоциации равна 2%. Вычислить концентрацию ионов водорода в таком растворе.

3. Как изменится рН, если к 1 л 1 М раствора гидроксида аммония прибавить 100 мл 20%- раствора хлорида аммония (=1.057 г/мл)?

1. Какой раствор имеет более щелочную среду: 2%- раствор КОН (=1.016 г/мл) или 1.6%- раствор NaOH (=1.016 г/мл)?

2. Степень диссоциации хлорноватистой кислоты HClO в ее 0.001 М растворе равна 0.71%. Определите константу диссоциации и рН раствора.

3. Рассчитать концентрацию ионов ClO^- в растворе, 150 мл которого содержат 1.5 10^-3 молей HClO и 1.5 10^-3 молей HCl.

1. Вычислить концентрацию ClO₄^- ионов в растворе, содержащем 3 г хлорной кислоты HClO₄ в 300 мл раствора.

2. Определить константу диссоциации плавиковой кислоты HF и рН раствора, если ее степень диссоциации в 0.25 М растворе равна 5.1%.

3. В каком объемном отношении необходимо смешать растворы из заданий 6.1 и 6.2, чтобы степень диссоциации HF уменьшилась в 6 раз?

1. Какую массу КОН надо растворить в 1 л воды, чтобы рН полученного раствора стал равен 12?

2. Степень диссоциации бромноватистой кислоты HBrO в растворе и рН раствора соответственно равны 0.04% и 5.3. Определить концентрацию раствора кислоты и константу ее диссоциации.

3. Какую массу КBrO надо добавить к 1 л раствора HBrO из предыдущего задания, чтобы концентрация ионов водорода уменьшилась в 5 раз

1. Рассчитать концентрации ионов бария и хлорид-ионов в 3%- растворе хлорида бария BaCl₂ (=1.025 г/мл).

2. Во сколько раз изменится степень диссоциации и на сколько единиц изменится рН, если раствор слабого электролита разбавить в 100 раз?

3. Во сколько раз изменится степень диссоциации слабого электролита, если в раствор добавить соль, имеющую со слабым электролитом одинаковые ионы, а концентрации соли и слабого электролита равны? Задачу решить в общем виде.

1. Вычислить концентрацию нитрат-ионов в 0.02 М растворе Al(NO₃)₃.

2. Определить концентрации всех ионов в 0.01 М растворе угольной кислоты.

3. К 0.1 М раствору HClO добавили такое количество КClO, что концентрация соли в растворе стала равна 0.005 моль/л. Как изменилась степень диссоциации кислоты?

1. Вычислить концентрацию ионов Sr²⁺ и NO₃^- в 8%- растворе Sr(NO₃)₂ (=1.072г/мл).

2. Какой объем воды необходимо прибавить к 300 мл 0.0025 М- раствора H₂S, чтобы степень диссоциации кислоты возросла в 3 раза? Как изменится рН раствора?

3. Во сколько раз изменится степень диссоциации кислоты в полученном в предыдущей задаче растворе, если к нему добавить 1 г серной кислоты?

1. Рассчитать рН 0.3%- раствора HClO₄ (=1.002 г/мл).

2. Вычислить степень диссоциации и рН в 0.01 М растворе HClO.

3. Рассчитать концентрацию ионов ClО^- в растворе, 1 мл которого содержит 110^-5 моля HClO и 110^-6 моля HCl.

1. Рассчитать рН 0.2%- раствора Ва(ОН)₂ (=1.002 г/мл).

2. Рассчитать концентрацию HClO, при которой ее степень диссоциации равна 0.2%. Вычислить рН такого раствора.

3. Как изменится рН раствора предыдущей задачи, если к 2 л раствора прибавить 1 мл 2%- раствора KClO (=1.013 г/мл)?

1. Какой раствор имеет более кислую среду: 1% -раствор HCl (=1.003 г/мл) или 1%- раствор HClO₄ (=1.005 г/мл)?

2. Определить константу диссоциации и степень диссоциации NH₄OH, если рН его 0.1 М раствора равен 11.13.

3. Рассчитать концентрацию ионов аммония в растворе, 300 мл которого содержат 0.1 моля NH₄OH и 0.1 моля КОН.

1. Какую массу гидроксида натрия необходимо растворить в 3 л воды, чтобы рН полученного раствора стал равен 11.5?

2. Степень диссоциации HClO в растворе и рН раствора равны соответственно 0.63% и 5.1. Рассчитать концентрацию раствора и константу диссоциации кислоты.

3. Какую массу КClO надо добавить к 1 л раствора кислоты из предыдущей задачи, чтобы концентрация ионов водорода уменьшилась в 7 раз?

1. Вычислить концентрацию ионов натрия и ионов водорода в растворе, 200 мл которого содержит 0.8 г гидроксида натрия.

2. Определить константу диссоциации NH₄OH и рН раствора, если степень диссоциации этого основания в 0.2 М растворе равна 0.95%.

3. В каком объемном отношении следует смешать растворы из заданий 15.1 и 15.2, чтобы степень диссоциации NH₄OH уменьшилась в 20 раз?

1. Рассчитать концентрации ионов калия и ионов HPO₄^2- в 3% -растворе K₂HPO₄ (=1.021 г/мл).

2. Какой объем воды необходимо прибавить к 20 мл 0.1 М- раствора NH₄OH, чтобы степень диссоциации этого основания возросла в 10 раз? Как изменится рН раствора?

3. Как изменится степень диссоциации NH₄OH, если к полученному в предыдущей задаче раствору добавить 1 г NаOH?

1. Вычислить концентрацию ионов бария и нитрат-ионов в 0.003 М- растворе Ва(NО₃)₂.

2. Рассчитать концентрации ионов Н⁺, Н₂РО₃^- и НРО₃^2- в 0.8 М- растворе фосфористой кислоты, если ее константы диссоциации равны К_а1=1.6 10^-3 и К_а2=6.310^-7.

3. К 0.15 М- раствору NH₄OH добавили такое количество NH₄Cl, что концентрация соли в растворе стала равна 0.2 моль/л. Рассчитать рН полученного раствора.

1. Рассчитать рН 0.2%- раствора азотной кислоты (=1.001 г/мл).

2. Рассчитать степень диссоциации и рН 0.1 М раствора НСN.

3. Рассчитать концентрацию ионов СN^- в растворе, 2 л которого содержат 0.1 моля НСN и 0.0005 моля HCl.

1. Рассчитать концентрацию ионов SO₄^2- в 3%- растворе Al₂(SO₄)₃ (=1.025 г/мл).

2. Рассчитать степень диссоциации и концентрацию угольной кислоты в растворе, если рН раствора равен 4.5.

3. Какую массу азотной кислоты достаточно растворить в 100 мл 0.02 М раствора угольной кислоты, чтобы степень диссоциации Н₂СО₃ уменьшилась в 150 раз?

1. Рассчитать рН 0.1%- раствора соляной кислоты (=1.00 г/мл).

2. Определить константу диссоциации и степень диссоциации HBrO, если рН 0.001 М раствора этой кислоты равен 5.85.

3. Рассчитать концентрацию ионов BrO^- в растворе, 200 мл которого содержат 0.01 моля HBrO и 0.005 моля HBr.

1. Какую массу LiOH необходимо растворить в 1 л воды, чтобы рН полученного раствора стал равен 11?

2. Степень диссоциации NH₄OH в растворе и рН раствора равны соответственно 1.8% и 11. Рассчитать концентрацию раствора и константу диссоциации основания.

3. Какую массу NH₄Cl надо добавить к 1 л раствора предыдущей задачи, чтобы концентрация ионов водорода увеличилась в 10 раз?

1. Рассчитать концентрацию ионов хлора в растворе, в 100 л которого содержится 0.5 г ВаCl₂.

2. Определить константу диссоциации HBrO и рН раствора, если степень диссоциации HBrO в 0.01 М растворе равна 0.0447%.

3. Какую массу КBrO необходимо добавить к 1 л раствора предыдущей задачи, чтобы степень диссоциации HBrO уменьшилась в 10 раз?

1. Какую массу азотной кислоты необходимо растворить в 200 мл воды, чтобы рН полученного раствора стал равен 2.5?

2. Степень диссоциации НСN и рН раствора равны соответственно 0.089% и 6.05. Определить концентрацию раствора и константу диссоциации кислоты.

3. Какую массу КСN необходимо добавить к 1 л раствора предыдущей задачи, чтобы концентрация ионов водорода уменьшилась в 200 раз?

1. Рассчитать концентрации ионов калия и карбонат-ионов в 5.2%- растворе К₂СО₃ (=1.044 г/мл).

2. Какой объем воды необходимо добавить к 10 мл 0.02 М раствора Н₂СО₃, чтобы степень диссоциации кислоты увеличилась в 2 раза? Как при этом изменится рН раствора?

3. Во сколько раз изменится степень диссоциации угольной кислоты в полученном в предыдущей задаче растворе, если к нему прибавить 0.001 г азотной кислоты?

1. Рассчитать концентрации ионов алюминия и хлора в 0.2 М- растворе хлорида алюминия.

2. Рассчитать степень диссоциации H₂S и концентрацию кислоты, если рН раствора равен 5.3.

3. Какую массу NaHS достаточно растворить в 750 мл 0.001 М- раствора H₂S, чтобы степень диссоциации кислоты уменьшилась в 10 раз?