264,7 Г h2so4 содержится в 1000 г ее 26,47 % раствора

7,35 Г h2so4 будет содержаться в m1 г ее 26,47 % раствора

х = 7,35∙1000/264,7 = 27,75 г

Рассчитаем объем (V,мл) 26,47 % раствора H₂SO₄, необходимый для приготовления 0,5 л ее 0,3 N раствора:

V = m₁/ρ = 27,75: 1,19 = 23,3 мл.

Задачи для самостоятельного решения

1. Дозировка сульфата алюминия при коагуляции воды из одного водоема составила 80 мг Al₂(SO₄)₃ в 1 л. Концентрация сульфата алюминия в коагулирующем растворе равна 1 % (ρ = 1 г/см³). Какой объем коагулирующего раствора необходимо добавить на 1 м³ воды? Ответ. 8.

2. Какой объем воды (л) и какое количество Al₂(SO₄)₃∙18Н₂О (г) нужно взять, чтобы приготовить 2 л 4 % раствора сульфата алюминия? Ответ. 1,92; 162.

3. Какой объем воды (мл) нужно добавить к 250 мл каждого из растворов: KOH, NH₄OH, K₂SO₄, Fe₂(SO4)₃, AlCl₃, содержащих по 50 г вещества, чтобы получить 1 N раствор? Ответ. 644; 1178; 325; 501; 872.

4. Рассчитать нормальную и молярную концентрацию 14,38 % раствора серной кислоты (ρ = 1,1 г/см³). Ответ. 3,23; 1,615.

5. Определить молярную и нормальную концентрацию раствора сульфата алюминия, плотность которого составляет 1,105 г/см³ (см. табл.1).

Ответ. 0,232; 1,94.

6. 50 мл 1 N раствора NaOH было подвернуто нейтрализации 2 N раствором соляной кислоты. Рассчитать процентную концентрацию полученного раствора хлорида натрия (плотность раствора принять равной 1 г/см³).

Ответ. 3,9.

7. Плотность 6 % раствора гидрофосфата натрия равна 1, 067 г/см³. Рассчитать нормальную концентрацию этого раствора. Ответ. 0,902.

8. Сколько миллилитров 0,1 N раствора NaOH потребуется для полной нейтрализации 10 мл 0,1 N раствора H₃PO₄? Ответ. 10.

9. Сколько миллилитров 0,1 N раствора NaOH потребуется для полной нейтрализации 25 мл 0,03 М раствора H₂SO₄ (ρ = 1 г/см³)? Ответ. 15.

10. Сколько миллилитров 0,1 N раствора NaOH потребуется для полной нейтрализации 10 мл 1,15 % раствора HCl (ρ = 1 г/см³)? Ответ. 31.

11. Вычислить молярную и нормальную концентрации раствора, содержащего 2,1∙10^‒3 г CaSO₄ в 1 мл. Ответ. 0.0154; 0,0308.

12. В воде содержаться следующие ионы в количествах (мг-экв/л):

Ca²⁺ = 5,00; Mg²⁺ = 1,75; HCO₃^‒ = 0,70; SO₄^2‒ = 7,00; Cl^‒ = 2,50. Определить содержание (мг/л) в воде ионов Na⁺. Ответ. 79,35.

13. Проверить правильность химического анализа воды, если в ней содержатся, мг/л:

CaO = 140,0; MgO= 30,0; Na⁺ = 46,0; SO₄^2‒ = 240,0; HCO₃^‒ =122,0; Cl^‒ =53,3.

Никаких других катионов и анионов в воде не обнаружено. Ответ. Анализ верен.

1.14. По данным анализа общая жесткость вода равна 5,355 мг-экв/л. Содержание (мг/л): HCO₃^‒ = 100,0; Cl^‒ = 5,0; SO₄^2‒ + 225,0.

Вычислить содержание в воде катионов натрия (мг-экв/л). Ответ. 1,126.

2. Ионное произведение воды. Вордородный показатель

При электролитической диссоциации воды образуются ионы водорода и гидроксила:

Н₂О ↔ Н⁺ + ОН^‒

Константа диссоциации воды будет выражена следующим аналитическим уравнением:

К_Н2О = [Н⁺]∙[ОН^‒] / [Н₂О]

Произведение концентраций ионов [ Н⁺] и [ОН^‒] есть величина постоянная при данной температуре и называется ионным произведением воды (Кw).

Поскольку концентрация недиссоциированных молекул воды [Н₂О] есть величина постоянная и равна [Н₂О] = 1000 : 18 = 55,5моль/л, то ее можно ввести в константу и вычислить величину ионного произведения воды, которая при температуре 22⁰ С будет равна

Кw = К_Н2О∙[Н₂О] = [Н⁺]∙[ОН^‒] = 1,8∙10^‒16 ∙ 55,5 = 1∙10^‒14.

Ионное произведение воды при данной температуре есть величина постоянная и равна 1∙10^‒14 г-ион/л.

В нейтральной среде [Н⁺] = [ОН^‒] = 10^‒14 = 10^‒7 г-ион/л.

В кислой среде [Н⁺] > [ОН^‒]; [Н⁺] > 10^‒7 г-ион/л.

В щелочной среде [Н⁺] < [ОН^‒]; [Н⁺] < 10^‒7 г-ион/л.

Кислотность и щелочность среды принято выражать через водородный показатель рН: рН = ‒ lg[Н⁺]; рОН = ‒ lg[ОН^‒].

Из величины Кw следует, что рН + рОН = 14.

Задача 1. Рассчитать рН 0,1 % раствора гидроксида натрия, учитывая, что NaOH полностью диссоциирует в водном растворе (ρ = 1 г/см³).

Решение.

В 1 л такого раствора содержится 1 г NaOH или 2,5∙10^‒2 моль/л, тогда концентрация [ОН^‒] = 2,5∙10^‒2 г-ион/л.

рОН = ‒lg (2,5∙10^‒2) = 1,6. рН = 14‒1,6 = 12,4.

Задача 2. Вычислить рН и рОН 0,5 М раствора СН₃СООН.

Решение.

К_дис. СН₃СООН = 1,75∙10^‒5;

[Н⁺] = _дис.∙[СН₃СООН] = 1,75∙10^‒5∙0,5 = 2,96∙10^‒3 г-ион/л;

рН = ‒lg2,96∙10^‒3 = 2,53; рОН = 14‒2,53 = 11,47.

Задача 3. После обработки пробы соляной кислотой в ней осталось свободной HCl 0,03 моля. Сколько миллилитров 25,33 % раствора аммиака (ρ = 0,906 г/см³) следует добавить в пробу, чтобы рН раствора был равен 10? Общий объем пробы после добавления аммиака должен составлять 100 мл.

Решение.

В основе процесса нейтрализации лежит химическая реакция:

HCl + NH₄OH = NH₄Cl + H₂O

Из стехиометрии химической реакции следует, что на нейтрализацию 0,03 молей HCl расходуется 0,03 моля NH₃.

В результате реакции нейтрализации образуется 0,03 моля NH₄Cl в 100 мл пробы или 0,3 моля в 1 л.

Пор условию задачи рН раствора 10, или [Н⁺] = 10^‒10 г-ион/л, концентрация [ОН^‒] = 10^‒14 : 10^‒10 = 10^‒4 г-ион/л.

Такую концентрацию ионов ОН^‒ обеспечивает наличие в растворе избыточной концентрации NH₄OH, которая может быть рассчитана по формуле:

[NH₄OH] = [ОН^‒]∙[ NH₄OH] / К_основ = 10^‒4 ∙ 0,3 / 1,79∙10^‒5 = 1,676 моль/л.

В 100 мл пробы избыточного NH₄OH должно содержаться 0,1676 моля. Всего аммиака в пробе должно содержаться 0,1676 + 0,03 0,1976 моля. Масса аммиака, содержащегося в растворе должна составлять:

m = ν ∙ М = 0,1976∙17 = 3,359 г.

Рассчитаем объем 25,33 % раствора аммиака, необходимого ввести в пробу: V = 3,359 ∙ 100 / 25,33 ∙ 0,906 = 14,65 мл.

Задачи для самостоятельного решения

1. Рассчитать величину рН 0,1 м раствора HCl. Ответ. 1.

2. Рассчитать величину рН 0,1 М раствора плавиковой кислоты, если степень диссоциации HF составляет 8,5 %. Ответ. 2,07.

3. Рассчитать величину рН 0,1 % раствора H₂SO₄ (ρ = 1 г/см³).

Ответ. 1,69.

4. Рассчитать величину рН 0,028 % раствора КОН (ρ = 1 г/см³).

Ответ. 11,7.

5. Рассчитать величину рН 0,1 м раствора аммиака. Ответ. 11,13.

6. рН раствора 3,5. Рассчитать концентрацию (г-ион/л) ионов Н⁺ и ОН^‒ Ответ. 3,16∙10^‒4; 3,16∙10^‒11.

7. Вычислить нормальную концентрацию сильной кислоты и щелочи, если рН этих растворов 1,5 и 12,0 соответственно. Ответ. 0,0316; 0,01.

8. Сколько миллилитров раствора аммиака (ρ = 0,91 г/см³) следует взять для приготовления 0,5 л раствора с рН 12? Ответ. 210.

9. Сколько миллилитров 36,23 % раствора соляной кислоты (ρ = 1,18 г/см³) следует взять для приготовления 2 л раствора, имеющего величину рН 1? Ответ. 17,1.

10. Сколько миллилитров 36 % раствора плавиковой кислоты (ρ = 1,118 г/см³) следует взять для приготовления 2 л раствора, рН которого равен 2? Степень диссоциации HF = 8,5 %. Ответ. 11,7.