Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Константы диссоциации некоторых слабых кислот и оснований 6 страница




195. При какой температуре начнет кристаллизоваться раствор сульфата железа (II) концентрацией 2 %, если его температура кипения 100,136 °С?

196. При какой температуре закипит раствор глицерина в воде, если он кристаллизуется при температуре –1,5 °С?

197. Кажущаяся степень диссоциации некоторой соли, диссоциирующей на три иона, составляет 97 %. Определить, при какой температуре начнет кристаллизоваться раствор этой соли в воде, если он закипает при температуре 100,2 °С.

198. Относительное понижение давления паров воды над раствором сульфата калия концентрацией 3 % составляет 9,23×10-3. Определить, при какой температуре начнется кристаллизация воды из этого раствора.

199. Раствор хлорида калия в воде концентрацией 0,8 % и плотностью 1,02 г/см3 при температуре 27 °С имеет осмотическое давление 5,13×105 Па. Определить, при какой температуре начнется кристаллизация этого раствора.

200. Температура кристаллизации бензола +5,5 °С, а раствора, содержащего 0,2242 г камфары в 30,55 г бензола, +5,254 °С. Определить молярную массу камфары, если константа кристаллизации бензола 5,16 K×кг/моль.

201. Раствор некоторого органического вещества в этиловом спирте закипает при температуре 78,41 °С. Определить его молярную массу, если для приготовления раствора было взято 2 г этого вещества, 48 г этилового спирта, температура кипения которого 78,3 °С, Kэб = 1,19 К×кг/моль.

202. Сколько граммов хлористого натрия надо добавить к 100 г воды, чтобы получившийся раствор не замерзал до температуры –1,8 °С? Считать, что соль диссоциировала на 100 %.

203. Сколько сахара С12Н22О11 надо растворить в 200 г воды, чтобы полученный раствор кипел при температуре 100,3 °С?

204. Сколько граммов хлорида бария, диссоциирующего нацело, надо растворить в 1 л воды, чтобы получившийся раствор замерзал при температуре –3,2 °С?

205. Осмотическое давление раствора глицерина в воде при температуре 7 °С составляет 5,3×105 Па. Определить при какой температуре закипит этот раствор, если его плотность 1,02 г/см3.

206. Определить степень диссоциации бензойной кислоты С6Н5СООН, если раствор ее в бензоле кристаллизуется при температуре 5,32 °С. Температура кристаллизации индивидуального бензола 5,5 °С, Kкр = 5,16 К×кг/моль, а для приготовления раствора взято 62,5 г бензола и 0,26 г бензойной кислоты.

207. Определить молярную массу бензойной кислоты, если известно, что ее раствор в бензоле кристаллизуется при температуре 5,18 °С. Для бензола Ткрист = 5,5 °С, Kкр = 5,16 К×кг×моль, а для приготовления раствора взято 100 г бензола и 0,757 г бензойной кислоты. Считать, что в растворе кислота практически не диссоциирована.

208. При какой температуре закипит раствор иодида калия в воде, если для его приготовления взято 300 мл воды и 1,33 г соли, кажущаяся степень диссоциации 98 %?

209. Относительное понижение давления паров воды над раствором некоторой соли составляет 1 %. Определить, при какой температуре закипит этот раствор.

210. Относительное понижение давления паров над раствором некоторого сильного электролита в воде составляет 1,5 %. Определить, при какой температуре начнется кристаллизация этого раствора.

211. Раствор, в 100 мл которого находится 2,3 г вещества, обладает при 298 К осмотическим давлением, равным 618,5 кПа. Определить молярную массу вещества.

212. В 1 мл раствора содержится 1018 молекул растворенного неэлектролита. Вычислить осмотическое давление раствора при 298 К.

213. В каком отношении должны находиться массы воды и этилового спирта, чтобы при их смешении получить раствор, замерзающий при -20 °С?

214. При 25 °С осмотическое давление некоторого водного раствора 1,24 МПа. Вычислить осмотическое давление раствора при 0 °С.

 

4.3. Водородный показатель

 

Для характеристики кислотно-основных свойств растворов используют водородный показатель рН, равный отрицательному значению десятичного логарифма концентрации ионов водорода. Аналогично рассчитывают гидроксильный показатель рОН, равный отрицательному значению десятичного логарифма концентрации ионов гидроксила:

. (4.13)

Концентрации ионов водорода и гидроксила связаны между собой равновесием диссоциации воды:

Н2О Û Н+ + ОН-.

Константу равновесия называют ионным произведением воды. При 298 К константа равновесия

.

Прологарифмировав это уравнение, получим

рН + рОН = 14.

В чистой воде (нейтральная среда) рН = рОН = 7. В кислой среде рН < 7, в щелочной среде рН > 7.

Расчет рН в растворах сильных кислот и оснований. Для сильных кислот и щелочей, полностью диссоциированных на ионы,

+] = zCк и [ОН-] = zCщ,

где Ск и Сщ - моляльные концентрации кислоты и щелочи соответственно; z - основность кислоты или кислотность основания.

Разбавление раствора сильного электролита учитывают в кислой и щелочной среде соответственно по уравнениям

рН2 = рН1 + lgn,

рН2 = рН1 – lgn,

где индекс 1 относится к исходному раствору (до разбавления), индекс 2 – к конечному раствору (после разбавления).

В среде, близкой к нейтральной, необходимо принять во внимание диссоциацию воды, в результате которой образуются ионы Н+иОН-.

(4.14)

.

При смешивании растворов сильных кислот и оснований возможны два варианта:

· если смешивают два кислых или два щелочных раствора, т.е. рН1 < 7 и рН2 < 7 или рН2 > 7ирН2 > 7, то

; (4.15)

.

· если смешивают кислый и щелочной растворы, т.е. рН1 < 7 и рН2 > 7, то конечную концентрацию раствора рассчитывают по веществу, взятому в избытке. При избытке кислоты

при избытке щелочи

.

Расчет рН в растворах слабых кислот и оснований. Диссоциация многих электролитов протекает не полностью. Отношение числа диссоциированных молей к общему числу молей электролита в растворе называют степенью диссоциации. Для его количественного описания используют константу равновесия, называемую константой диссоциации. Для одноосновной кислоты, диссоциирующей по уравнению, НАn Û Н+ + Аn-, где Аn – кислотный остаток, константа диссоциации

. (4.16)

Так как [An] = [H+] и [НAn] = C, то

;

(4.17)

,

где С – концентрация слабой кислоты, моль/л.

Для растворов слабых оснований

, (4.18)

где С – концентрация слабого основания, моль/л.

По значению константы диссоциации можно рассчитать степень диссоциации слабого электролита:

.

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, например: Н2S Û НS- + Н+(1-я ступень); НS- Û S2- + Н+ (2-я ступень).

При расчетах рН обычно учитывают только первую ступень диссоциации, пренебрегая второй и третьей ступенями. Таким образом, уравнения (4.16) и (4.18) справедливы и для многоосновных кислот при использовании первой константы диссоциации Kd1.

Константы диссоциации некоторых слабых кислот и оснований даны в прил.1.

Пример 10. Вычислить рН раствора серной кислоты концентрацией 0,3 % (d = 1,0 г/см3).

Решение. 1. Перейдем к моляльной концентрации серной кислоты. Для этого выделим мысленно 100 г раствора, тогда масса серной кислоты составит 0,3 г, а масса воды – 99,7 г. По уравнению (4.4) вычислим моляльную концентрацию:

2. Согласно уравнению диссоциации H2SO4 ® 2H+ + SO42-, из 1 моль серной кислоты образуется 2 моль H+, следовательно,

3. По уравнению (4.13) вычислим рН = –lg[H+] = –lg0,062 = = 1,21.

Пример 11. Вычислить рН раствора гидроксида бария концентрацией 0,0068 экв/л.

Решение. 1. По уравнению диссоциации Ba(OH)2 ® Ba2+ + + 2 OH- из 1 моль гидроксида бария образуется 2 моль гидроксил-ионов:

2. По уравнению (4.13) найдем рOН = –lg[OH-] = –lg0,0068 = = 2,17 и вычислим рН = 14 - рОН = 14 – 2,17 = 11,83.

Пример 12. Определить рН, если раствор одноосновной кислоты с рН = 5,5 разбавлен в 100 раз.

Решение. По уравнению (4.14) найдем концентрацию ионов водорода в конечном растворе

и вычислим

рН2 = –lg[H+]2 = –lg1,15×10-7 = 6,9.

Пример 13. Определить значение рН при смешении 10 л раствора с рН1 = 2 и 17 л раствора с рН2 = 4.

Решение. По уравнению (4.15) найдем концентрацию ионов водорода в конечном растворе

и вычислим рН3 = –lg[H+]3 = –lg(4,6×10-3) = 2,33.

Пример 14. Смешали 250 мл раствора с рН = 3 и 300 мл раствора гидроксида калия концентрацией 0,001 моль/л. Определить рН полученной смеси.

Решение. Обозначим объемы смешиваемых растворов V1 и V2 соответственно. Найдем число молей OH-:

Согласно уравнению диссоциации KOH ® K+ + OH-,

Найдем число молей H+:

Очевидно, что в избытке находятся гидроксил-ионы. Их остаточную концентрацию в полученном растворе найдем по уравнению

Вычислим

рН3 = 14 + lg[OH-]3 = 14 + lg(9,1×10-5) = 9,96.

Пример 15. Найти рН раствора борной кислоты с мольной долей 0,0025 (dр-р = 1,0 г/см3).

Решение. 1. выделим мысленно 1 кг раствора. Запишем

,

где индекс 1 относится к растворителю, т.е. к воде, а индекс 2 – к растворенному веществу, т.е. к H3BO3. Так как M1 = 18 г/моль, М2 = 61,8 г/моль и

Þ ,

то

.

Вычислим

2. Так как плотность раствора 1 г/см3, то его объем соответствует 1 л, и молярная концентрация численно равна количеству вещества борной кислоты, т.е. СМ3ВО3) = 0,138 моль/л.

3. Диссоциация борной кислоты по первой ступени протекает по реакции H3BO3 ® H+ + H2BO3-, для которой константа диссоциации Kd1 = 7,1×10-10. Второй и третьей ступенями диссоциации борной кислоты пренебрегаем.

4. В соответствии с уравнениями (4.17) и (4.13) вычислим

рН = –lg[H+] = –lg(9,9×10-6) = 5.

Пример 16. Сколько граммов бутиламина содержится в 1 л его раствора, имеющего рН = 11,5?

Решение. Гидрат бутиламина диссоциирует как основание по уравнению C4H9NH2×H2O Û C4H9NH3+ + OH-. Константа диссоциации Kd=4,57×10-4, pKd = 3,340, гидроксильный показатель рОН = 14 – рН = 2,5.

По формуле (4.18) найдем молярную концентрацию бутиламина

lgCМ = pKd – 2pOH = 3,34 – 2×2,5 = –1,66;

CМ = 10-1,66 = 0,022 моль/л.

Масса бутиламина, содержащаяся в 1 л раствора, Сг/л = CМM, где М – молярная масса бутиламина 73 г/моль. Тогда Сг/л =0,022×73 = 1,6 г/л.

Задание IV. Определить pH предложенного раствора сильного электролита (табл.4.2).

 

Таблица 4.2

Номер задачи Электролит Концентрация раствора Плотность раствора, г/см3
Сa(OH)2 0,07 % 1,00
Ba(OH)2 0,5 % 1,003
H2SO4 0,01 мол. % 1,0
Sr(OH)2 5×10-4 н. 1,0
HCl 1,36 % 1,005
H2SO4 1,73 % 1,012
KOH 0,577 % 1,003
H2SO4 5×10-4 М 1,0
KOH 0,001 н. 1,0
HClO4 0,25 М 1,013
NaOH 2,5×10-3 М 1,0
HCl 1,0 % 1,003
HNO3 3 % 1,01
Ba(OH)2 5 % 1,04
HCl 0,3 % 1,0
KOH 5,8 г/л 1,004
H2SO4 0,05 г/л 1,0
KOH 0,6 г/л 1,0
Ba(OH)2 0,1 М 1,02
H2SO4 0,1 н. 1,0
H2SO4 0,5 % 1,0
NaOH 0,5 % 1,0
HCl 0,01 н. 1,0
Сa(OH)2 0,02 н. 1,0
KOH 4 г/л 1,0
NaOH 5 г/л 1,0
H2SO4 0,005 М 1,0
HCl 0,006 М 1,0
LiOH 0,8 г/л 1,0
NaOH 0,1 г/л 1,0
RbOH 1 % 1,0
CsOH 0,5 % 1,0
HCl 0,02 мол. % 1,0
H2SO4 0,6 % 1,003
HNO3 0,7 мол. % 1,0
HClO4 0,08 мол. % 1,0
H2SO4 0,3 % 1,001
Окончание табл.4.2
Номер задачи Электролит Концентрация раствора Плотность раствора, г/см3
HNO3 0,05 г/л 1,0
HNO3 0,6 г/л 1,0
H2SO4 0,03 н. 1,0
Сa(OH)2 0,03 % 1,00
Sr(OH)2 0,3 % 1,001
Ba(OH)2 0,05 г/л 1,0
HCl 0,2 % 1,0
H2SO4 0,0012 М 1,0
HNO3 0,06 г/л 1,0
Ba(OH)2 0,1 г/л 1,0
Sr(OH)2 0,02 н. 1,0
Сa(OH)2 0,09 г/л 1,0
CsOH 0,5 % 1,002

 

Задание V. Определить pH следующих растворов.

265. Раствор гидроксида бария концентрацией 0,1 моль/л, если к 1 л этого раствора добавили 7,1 г гидроксида натрия.

266. Раствор серной кислоты концентрацией 0,1 моль/л, если к 1 л этого раствора добавили 7,1 г гидроксида бария.

267. Раствор после выщелачивания боксита по следующим данным: масса руды 1 т; ω(Al2O3∙Н2O) = 80 %; V(NaOH) = 3,1 м3; ω(NaOH) = 15 %.

268. 10-процентный раствор соляной кислоты (d = 1,047 г/мл) при условии, что к 20 л этого раствора прибавили 5 м3 воды, содержащей гидроксид кальция концентрацией 0,02 экв/л.

269. Раствор, содержащий 4 г KOH и 5 г NaOH в 1 л воды.

270. Раствор, содержащий 0,005 моль/л серной кислоты и 0,006 моль/л соляной кислоты.

271. Раствор после выщелачивания по реакции Li2O∙Al2O3∙4SiO2 + H2SO4 → Li2SO4 + Al2O3∙4SiO2∙H2O↓, если масса руды 1 т, w(Li2O∙Al2O3∙4SiO2) = 70 %; V(H2SO4) = 4 м3; w(H2SO4) = = 5 %, d = 1,032 г/мл.

272. Раствор после выщелачивания руды, если масса руды 1 т, в руде содержится 6 % Cu4(SO4)(OH)6; w(H2SO4) = 3 %, d = 1,03 г/мл, V(H2SO4) = 3 м3.

273. Раствор, полученный при разбавлении 20 л 10 % соляной кислоты (d = 1,047 г/мл) пятью кубометрами воды.

274. Рассчитать рН раствора азотнокислых стоков, если 10 л 5-процентной азотной кислоты сброшены в резервуар емкостью 5 м3.

275. Раствор соляной кислоты, если к 100 мл этого раствора, содержащего 5 мг HCl, прибавили 5 мг нитрата свинца (II).

276. Раствор объемом 10 м3, содержащий по 50 г серной и дихромовой кислот.

277. Щелочные стоки объемом 5 л, содержащие 2 мэкв щелочи.

278. Раствор дихромовой кислоты, если в нем содержится 2 мг/мл Cr (VI).

Задание VI. Определить pH и степень диссоциации предложенного раствора слабого электролита при температуре 25 °С (табл.4.3.)

 

Таблица 4.3

 

Номер задачи Электролит Концентрация раствора Плотность раствора, г/см3
NH4OH 2 % 0,989
CH3COOH 0,12 % 1,0
HCOOH 4,5 % 1,01
CH3COOH 2 % 1,001
NH4OH 2,35 % 0,988
C6H5NH3OH 93,02 г/л -
N2H5OH 5 % 1,01
C6H5OH 5 % 1,02
HCOOH 0,5 % -
CH3COOH 0,65 % -
HNO2 0,8 % -
HCN 2,7 % 1,01
C6H5OH 9,4 г/л -
NH4OH 0,1 % -
HCN 8 % 1,04
HCOOH 2,3 % 1,005
CH3COOH 1 % -

Окончание табл.4.3

Номер задачи Электролит Концентрация раствора Плотность раствора, г/см3
NH4OH 0,34 % 1,0
HCOOH 3 % 1,007
H2S 0,32 н. -
NH4OH 0,5 % 1,0
H3PO4 1 % 1,005
C9H7NHOH 3 г/л -
Лимонная кислота 120 г/л -
Бензойная кислота 2 % 1,003
N2H5OH 0,5 % -
HCOOH 4 % 1,01
C6H5NH3OH 0,56 г/л -
CH3NH3OH 24,5 г/л -
C3H7NH3OH 23,1 г/л -
C4H9NH3OH 13,65 г/л -
C5H5NHOH 1 г/л -
C2H5NH3OH 0,5 г/л -
HNO2 2 % 1,01
Винная кислота 1 % 1,02
H3BO3 5 % 1,03
HBrO 0,1 % 1,0
H3BO3 10 % 1,04
C6H5OH 6,5 г/л -
H2S 10 г/л -
H2CO3 8 % 1,05
HF 6 % 1,03
C6H5СН2NH3OH 5 г/л -
NH2OH×H2O 6,2 г/л -
H3BO3 1,5 % 1,01
(CH3)2NH2OH 2 г/л -
(C2H5)2NH2OH 2,8 г/л -
(CH3)3NНOH 3 г/л -
C2H5ОNH3OH 1,6 г/л -
CS(NH2)2×H2O 20 г/л -

 

Задание VII. По заданному значению pH (табл.4.4) определить концентрацию предложенного раствора электролита при температуре 25 °С и выразить ее всеми возможными способами (считать, что плотность растворов 1 г/см3).

 

Таблица 4.4

 

Номер задачи Электролит рН Номер задачи Электролит рН
Сa(OH)2 11,0 HClO4 2,35
Сa(OH)2 11,8 Ba(OH)2 13,8
Ba(OH)2 12,8 H2SO4 1,2
KOH 13,1 HCl 1,28
H2SO4 1,95 HNO3 3,1
NaOH 12,0 KOH 13,6
Sr(OH)2 10,7 HNO3 2,03
H2SO4 2,2 H2SO4 3,2
HCl 1,2 H2SO4 1,5
HCl 2,8 KOH 12,03
H2SO4 1,4 Сa(OH)2 10,9
LiOH 12,5 Ba(OH)2 13,3
KOH 13,0 Sr(OH)2 10,7
NaOH 11,4 H2SO4 1,9
H2SO4 3,0 Ba(OH)2 11,8
RbOH 13,0 H2SO4 1,49
KOH 11,2 HCl 3,26
CsOH 12,5 NaOH 12,1
HClO4 1,6 H2SO4 2,6
HCl 1,95 HCl 2,3
NaOH 11,5 HNO3 3,03
H2SO4 1,91 Сa(OH)2 11,4
HCl 1,56 Ba(OH)2 11,1
HNO3 1,41 CsOH 11,8
HNO3 1,32 Sr(OH)2 12,3

 




Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2018 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных