Глава 3. Вычисление водородного показателя

При решении задач, в которых нужно рассчитать рН или, наоборот, по известному значению рН определить концентрацию раствора, необходимо учитывать несколько моментов:

1. Написать уравнение диссоциации кислоты (основания), рН которого

требуется рассчитать.

2. При вычислении рН раствора основания по известному значению его

концентрациидля определения концентрации Н⁺ используют ионное произведение воды (7.12.).

3. Электролиты слабые и средней силы диссоциируют ступенчато (7.4.),

поэтому при вычислении рН такого раствора концентрацию рН-определяющего иона определяют по I ступени диссоциации.

4. Для упомянутых выше электролитов обязательно необходимо учитывать значение степени электролитической диссоциации.

5. Концентрация водородных ионов при вычислении рН должна быть выражена в единицах моль/л, поэтому всегда концентрация раствора, рН которого вычисляется, должна быть переведена в молярную.

Пример 12. Рассчитать концентрацию водородных и гидроксильных ионов. Указать реакцию среды раствора, рН которого равен 9. Рассчитать массу гидроксида калия в 1 литре такого раствора.

Дано: Решение:

рН = 9 1. Согласно уравнению (7.14.), рН = 9 соответствует концентра-

__________ ции ионов Н⁺:

[H⁺] =? [H⁺] = 10^-рН = 10^-9 моль/л.

[OH^-] =? 2. Через ионное произведение воды (7.12.) найдем значение [OH^-]:

m(КОН) =?

3. Найденное значение рН соответствует щелочной среде,

поэтому составим уравнение диссоциации щелочи:

КОН ↔ К⁺ + ОН^-.

Из уравнения очевидно, что 1 моль КОН дает 1 моль ОН^-,

следовательно, при найденной [OH^-] = 10^-5 концентрация

раствора однокислотного основания КОН:

4. Сделаем расчёт массы КОН, предварительно вычислив

молярную массу этого вещества:

далее по формуле (7.4.) рассчитываем m(KOH):

Ответ: [H⁺] = 10^-9 моль/л; [OH^-] = 10^-5 моль/л;

m(KOH) = = 5,6·10^{-6 г.}

Пример 13. Рассчитать рН 0,5 М растворов: а) H₂SO₄; б) КОН.

Дано: Решение:

С_м(H₂SO₄) = 0,5 М 1. Составим уравнение диссоциации серной кислоты,

С_м(КОН) = 0,5 М которая, являясь сильным электролитом, диссоциирует в

______________ одну стадию:

рН(H₂SO₄) =? H₂SO₄ ↔ 2H⁺ + SO₄^2-.

рН(КОН) =? 2. На основании полученного уравнения рассчитываем

концентрацию ионов Н⁺:

1 моль H₂SO₄ даёт 2 моль H⁺, следовательно:

0,5 моль/л H₂SO₄ соответствует [H⁺] =?

3. По формуле (7.13) находим рН 0,5 М раствора H₂SO₄:

4. Аналогично составляем уравнение диссоциации КОН:

КОН ↔ К⁺ + ОН^-,

из которого можно сделать вывод:

1 моль КОН дает 1 моль ОН^-, следовательно:

0,5 моль/л КОН соответствует [ОН^-] = 0,5 моль/л.

5. Через ионное уравнение воды (7.12.) по найденной [OH^-]

рассчитаем [H⁺]:

6. По формуле (7.13) находим рН 0,5 М раствора КОН:

Пример 14. Рассчитать рН 15%-ной сернистой кислоты, степень электролитической диссоциации которой 20%.

Дано: Решение:

H₂SO₃ 1. Составим уравнение диссоциации сернистой кислоты,

ω = 15% которая, являясь электролитом средней силы, диссоциирует

α = 20% на ионы ступенчато. В соответствии с изложенным выше

____________ (п.3), для расчета рН такой кислоты потребуется знание

рН =? [H⁺] на I стадии диссоциации двухосновной кислоты:

H₂SO₃ ↔ H⁺ + НSO₃^-,

т.е. 1 моль кислоты соответствует 1 моль Н⁺.

2. Согласно требованию п. 5 (см. выше), рассчитаем молярную

концентрацию 15%-ного раствора этой кислоты, принимая

плотность раствора ρ = 1 г/мл:

а) Молярная масса H₂SO₃: М(H₂SO₃) = 82 г/моль.

б) 15%-ный раствор кислоты при ρ = 1 г/мл: в 100 мл

содержится 15 г чистого вещества, таким образом:

3. В соответствии с п.3, концентрация ионов Н⁺ не может

быть равна С_м(H₂SO₃), при расчёте [H⁺] надо учитывать α:

4. По формуле (7.13.) рассчитаем рН:

Ответ: рН = 0,4366.

Раздел 3. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: