Вычисление рН растворов слабых кислот и оснований

16. Вычислить рН 5%-ного раствора муравьиной кислоты.

17. Вычислить рН 0,001 %-ного раствора аммиака.

18. В 100 мл раствора содержится 3,7 г муравьиной кислоты. Вычислить концентрацию формиат-иона.

19. Вычислить концентрацию ацетат-иока в растворе, в 100 мл которого содержится 0,7 г уксусной кислоты.

20. В 1 л чистой воды растворен аммиак, полученный из 1 г сульфата аммония. Вычислить рН этого раствора.

21. Вычислить рН раствору, если 3%-ный раствор аммиака разбавить в 2375 раз.

22. Вычислить концентрации Н⁺ и ОН^- ионов в растворе с рН = 9,48.

23. Вычислить концентрации Н⁺ и ОН ^- ионов в растворе с рН=8,01. _

24. Вычислить концентрации Н⁺ и ОН^- ионов в растворе с рН = 0,3.

25. Уксусная кислота в 0,76%-ном растворе диссоциирована на 1,17%. Вычислить константу диссоциации.

26. Дихлоруксусная кислота в 4,9%-ном растворе диссоциирована на 30,2%. Вычислить константу диссоциации.

27. В 1,42%-ном растворе гидроксиламина степень диссоциации равна 0,0143%. Вычислить константу диссоциации.

28. Аммиак в 0,5 М растворе диссоциирован на 0,59%. Вычислить константу диссоциации.

29. В 0,206 М растворе уксусной кислоты рН = = 2,72. Вычислить константу диссоциации-

30. Азотистая кислота в 0,9%-ном растворе имеет рН = 1,95. Вычислить константу диссоциации.

31. Оксохлорат (I) водорода в 3,40 10^-2 М растворе имеет рН = 4,5. Вычислить константу диссоциации.

32. При какой концентрации уксусная кислота диссоциирована на 50%?

33. Вычислить степень диссоциации трихлоруксусной кислоты в 0,1% -ном растворе.

34. Вычислить степень диссоциации муравьиной кислоты в 0,1%-ном растворе.

35. Вычислить степень диссоциации циановодородной кислоты в 0,1%-ном растворе.

36. Константа диссоциации вещества К_А = 1 10^-4. При какой концентрации степень диссоциации достигает 5%?

37. Вычислить константу диссоциации вещества, если В 1 10^-4 растворе степень диссоциации равна 10%.

38. Какой величине должна быть равна константа диссоциации, чтобы при концентрации 4 10^-2 М степень диссоциации достигла 1%?

39. Вычислить концентрацию ацетат-иона в 0,1%-ном растворе уксусной кислоты.

40. Вычислить концентрацию водородных ионов в 0,1 М растворе H₂S.

 

Буферные растворы

Растворы слабых кислот или оснований в присутствии их солей проявляют буферное действие: рН таких растворов мало изменяется при разбавлении и добавлении к ним небольших количеств сильной кислоты или щелочи.

Для вычисления концентрации водородных ионов в буферных растворах применимы уравнения (1.29) и (1.30)

; (1.29)

, (1.30)

рН буферного раствора, содержащего слабую кислоту и ее соль, будет равен

. (1.31)

Для рН буферной смеси, состоящей из слабого основания и его соли, имеем следующее выражение:

(1.32)

Если буферная смесь состоит из средней соли (М₂А) и кислой соли (МНА) двухосновной кислоты, то

, (1.33)

где и —концентрации солей М₂А и МНА, —показатель константы диссоциации кислоты Н₂О по второй ступени.

Если буферная смесь образована кислыми солями (М₂НА, МН₂А) трехосновной кислоты, то для расчета рН применимо уравнение

. (1.34)

Буферное действие характеризуется буферной емкостью (). Буферная емкость измеряется количеством сильного основания (𝑏) или кислоты (), которое необходимо добавить к данному раствору, чтобы изменить рН на единицу.

, (1.35)

. (1.36)

 

В области максимального буферного действия буферная емкость раствора, содержащего слабую кислоту (НА) и ее соль (МА), выражается уравнением

, (1.37)

С_А - общая концентрация раствора (С_А = [НА] + [А ^-]). Максимальное значение буферная емкость при данной концентрации С_А имеет при [Н⁺] =

. (1.38)

Достаточное буферное действие проявляется в интервале

pH = p ±1. (1.39)

При определении буферной емкости раствора, состоящего из слабого основания и его соли, в формулу (1.37) вместо вводится константа сопряженной кислоты .

Пример 11. К 15 мл 0,03 М раствора муравьиной кислоты прибавлено 12 мл 0,15 М раствора формиата калия. Вычислить рН этой смеси.

Решение. Найдем концентрацию кислоты и ее аниона после смешения двух растворов

С_А- = = 0,066 М,

С_НА = = 0,017 М.

Подставляя эти значения в уравнение (1.29), найдем

М,

рН = 5 -

Эту задачу можно решить более просто, если концентрацию кислоты и соли выразить в миллимолях (мМ), учитывая, что объем раствора после разбавления входит в числитель и знаменатель данного выраженя.

рН = р + lg ;

С_А- = 12*0,15 мМ; С_НА= 15*0,03 мМ;

Подставляя эти значения в выражения для рН, получим

рН = 3,75 + lg = 3,75 + lg 4 = 4,35.

Пример 12. Смешано 10 мл 0,3 М раствора НСl и 20 мл 0,2 М раствора аммиака. Определить рН полученного раствора.

Решение. В данном примере буферная смесь образовалась в результате реакции

Концентрация соли NH₄Cl (С_в+) равна взятой концентрации НСl с учетом разбавления раствора

Концентрацию NH₃ (С_BOH) находим по разности между начальной концентрацией C_NH (с учетом разбавления) и концентрацией НСl

.

Подставляя эти значения в уравнение (1.30), найдем [OH^-]

,

рН = 14 – 6 + = 8,72.

Если выразить концентрацию НСl и NH₃ в мМ, то решение можно провести следующим образом:

С_B+ = 10 * 0,3 = 3 мМ; Свон =20 * 0,2 – 10 * 0,3 = 1 мМ.

рН = 14 - 4,75 + lg = 9,25 + lg0,3 = 8,72.

Пример 13. К 20 мл 0,2 М раствора гидрофосфата калия добавлено 10 мл 0,25 М раствора HCl. Определить рН полученного раствора.

Решение. При смешении данных растворов происходит следующая реакция:

К₂НР0₄ + HCl = КН₂Р0₄ + KCl.

В результате образовалась буферная смесь, состоящая из КН₂Р0₄ и К₂НР0₄. Концентрации анионов Н₂Р и НР равны

[Н₂Р ] = 10 * 0,25 = 2,5 мМ;

[HP ] = 20 * 0,2 -10 * 0,25 = 1,5 мМ.

Используя уравнение (1.34), находим рН

рН = 7,21 + lg = 7,21 + = 6,99.

Пример 14. Сколько г ацетата натрия надо добавить к 200 мл 0,2 М раствора НСl, чтобы рН = 4,5?

Решение. Напишем уравнение реакции

CH₃COONa + НСl = СН₃СООН + NaCl.

В результате данной реакции образовалась уксусная кислота, концентрация которой равна концентрации HCl (С_НА = 0,2). Равновесная концентрация анионов CH₃СОО^- определяется по разности между начальной концентрацией соли (х) и концентрацией HCl

Подставляем данные значения в уравнение (1.31) и находим х

,

4,5 = 4,76 + lg ,

-0,26 = lg

lg ,

0,5495* 0,2 = х - 0,2,

х= 0,5495 * 0,2 + 0,2 = 0,1099 + 0,2 = 0,3099 М.

Количество CH₃COONa в г на 200 мл (В) равно

B г.

Пример 15. Вычислить буферную емкость раствора, состоящего из 1,140 М СН₃СООН и 0,205 М CH₃COONa, рН=4.

Решение. Находим общую концентрацию компонентов

С_А = 1,140 + 0,205 = 1,345 М.

Подставив в формулу (1.37), получим

Пример 16. Буферный раствор, приготовленный из раствора аммиака и хлорида аммония, имеет рН = 10. Вычислить буферную емкость этого раствора, если общая концентрация С_А = 0,336 М.

Решение. Константа диссоциации сопряженной кислоты согласно реакции

+ H₂0 + ОН^-

равна

 

Задачи