<<
1) можно принять:
[HA] ≈ C
o
(HA)
и
К
а
≈ С
о
∙
α
2
.
Приближение α << 1 можно использовать лишь при условии
K
a
<< C
0
.
NaA
–
соль слабой кислоты и сильного основания. Соль является
сильным электролитом (полностью диссоциирует):
NaA
→
Na
+
+ А
–
.
По Аррениусу эта соль
гидролизуется
по аниону слабой
кислоты:
А
–
+ Н
2
О = ОН
–
+ НА
По Бренстеду –
А
–
, как акцептор Н
+
, проявляет
основные
свойства.
K
h
=
K
b
=
]
[
]
[
]
[
]
][
[
3
3
O
H
O
H
A
HA
OH
=
K
w
/
K
a
=
K
h
–
константа
гидролиза соли
NaA,
K
b
–
константа основности аниона А
–
,
K
a
–
константа кислотности НА
.
В растворах
многоосновных кислот
и их солей
существует
несколько кислотно
-
основных равновесий. Например:
Н
2
S
–
сероводородная кислота, в водном растворе –
слабая
двухосновная кислота:
1)
Н
2
S =
Н
+
+ HS
–
K
a1
=
S]
[H
]
][HS
[H
2
+
≈ 10
–
7
2) HS
–
= H
+
+ S
2
–
K
a2
=
]
[HS
]
][S
[H
2
+
≈ 10
–
13
Константа равновесия 2) существенно меньше константы
равновесия 1). Это означает, что основной вклад в
рН
раствора
вносит 1
-
я ступень, а диссоциация по 2
-
й ступени значительно
подавлена.
128
Вывод:
В случае многоосновных кислот, для которых
ступенчатые константы диссоциации отличаются очень сильно (на
несколько порядков), можно использовать приближѐнный
подход
,
который с достаточной точностью позволяет определить
рН
раствора, если учитывать только 1
-
ю стадию диссоциации
электролита.
Аналогичный подход обычно используется для вычисления
рН
растворов солей, образованных этими кислотами и сильными
основаниями.
В общем случае
, когда в растворе устанавливается несколько
равновесий, подход к решению задач
включает следующие этапы:
Написать:
1)
список
всех
частиц, находящихся в
p
астворе;
2)
уравнения
всех
независимых
равновесий
и выражения
констант
этих равновесий через равновесные концентрации;
3)
уравнения
материального
баланса
–
сохранение количества
вещества в растворе. Например, для реакции диссоциации
сероводородной кислоты можно записать уравнение:
С
0
(H
2
S) = [H
2
S] + [HS
–
] + [S
2
–
].
4)
уравнение
электронейтральности
раствора
–
равенство числа
положительных и отрицательных зарядов в растворе ∑С
i
∙
z
i
= 0, где
С
i
–
молярная концентрация
i
-
го иона,
z
i
–
заряд
i
-
го иона в
единицах заряда электрона. Например, для раствора
H
2
S:
[H
+
] = [HS
–
] + 2[S
2
–
].
Задачи
8.29.
Какие из приведенных веществ относятся к кислотам, какие
к основаниям, какие к солям:
HCl; KOH; KCl; H
2
S; H
2
O; Na
2
S;
NaHS; NH
3
; NH
4
Cl; NH
4
HS?
8.30.
Какие из приведенных частиц относятся к кислотам, какие
к основаниям по Брѐнстеду:
H
2
S; H
2
O; S
2−
; HS
−
; NH
3
; NH
4
+
;
H
3
O
+
; OH
−
; H
+
; Cl
−
?
8.31.
Как изменится концентрация ионов и рН уксусной кислоты
при разбавлении ее раствора в 10 раз?
129
8.32.
Как изменится рН и степень диссоциации уксусной
кислоты при добавлении к 1
л ее 0,1
М раствора 1
л 0,1
М раствора
соляной кислоты?
8.33.
Как изменится рН и степень диссоциации уксусной
кислоты при добавлении к 1
л ее 0,1
М раствора 1
л 0,1
М раствора
NaOH?
8.34.
Как изменится рН и степень диссоциации уксусной
кислоты при добавлении к 1
л ее 0,1
М раствора 1
л
0,1
М раствора
ацетата натрия
?
8.35.
Как изменится рН и степень диссоциации уксусной
кислоты при добавлении к 1
л ее 0,1
М раствора 1
л 0,1
М раствора
NaCl?
8.36.
Определить
pH
следующих растворов:
а)
0,01 M HClO;
б)
Полученного
сливанием
равных
объемов
растворов
0,01 M HClO
и 0,01
M NaOH;
в)
Полученного
сливанием
равных
объемов
растворов
0,02 M HClO
и 0,01
M NaOH;
г)
0,01 М
H
2
S;
д)
10
–
10
М
NH
3
.
Как изменится
pH
растворов при разбавлении в 10 раз?
8.37.
Расположить в порядке убывания
рН 0,1
М растворы:
а
) Ba(OH)
2
, HNO
2
, HNO
3
, H
2
SO
4
, NaNO
2
, NaNO
3
, NaOH;
б
) HCl, KCl, KOH, NH
3
, NH
4
Cl, (NH
4
)
2
SO
4
;
в
) Cs
2
HPO
4
, H
3
PO
4
, Na
3
PO
4
, RbH
2
PO
4
.
Ответы обосновать, сопроводив место каждого из растворов в
ряду пометкой: сильная кислота; слабое основание; соль с
гидролизующимся анионом и т.
п.
8.38.
Для раствора аммиака записать выражение константы
основности.
8.39.
Почему анион тем сильнее гидролизуется, чем слабее
соответствующая кислота? Как связаны между собой константы
кислотности кислой и основности основной формы для водных
растворов?
130
8.40.
Вычислить рН 0,01М растворов:
а)
HNO
2
;
б)
CH
3
COOH;
в)
NH
3
.
8.41.
Раствор основания В (К
b
= 10
6
)
имеет значение рН = 10.
Найти исходную концентрацию С
0
(В).
8.42.
Значение рН 0,2 М раствора кислоты НХ равно 1.
Определить К
а
.
8.43.
Раствор кислоты НА (К
а
= 10
7
) имеет значение рН = 6,5.
Найти исходную концентрацию С
0
(НА).
8.44.
Для 0,1 М раствора
HCN
степень диссоциации α = 0,79
10
–
4
.
а) Найти α для 0,01 М раствора и концентрации ионов в нем;
б) во сколько раз изменится α 0,01 М раствора после растворения
в 1 л этого раствора 2,44 л газообразного
HCl
при Т = 298
К;
в) определить α 0,01 М раствора
HCN
после добавления в 1 л
этого раствора 0,1 моля твѐрдого К
CN.
8.45.
а) При какой начальной концентрации кислоты НА (К
а
=
1,0·10
3
) степень еѐ кислотной диссоциации равна 0,5?
б) Рассчитать степень диссоциации и концентрации всех частиц
в растворе, содержащем 0,008 моль/л кислоты НА и 0,001 моль/л
Н
Cl.
8.46.
Какова должна быть концентрация водного раствора
аммиака, чтобы рН этого раствора был равен 7,5?
8.47.
Действующим
веществом
аспирина
является
ацетилсалициловая
кислота
(одноосновная кислота, K
a
=
2∙10
–
4
). Найти pH
раствора, полученного растворением 1,8 г
ацетилсалициловой кислоты в 200 мл воды.
8.48.
Для кислоты НА К
а
= 10
6
при 25
°С, энтальпия
диссоциации ΔН°
= 20 кДж/моль. Найти:
а) рН 0,01 М водного раствора;
б) энтропию диссоциации (Δ
S
º
).
в)
Во сколько раз нужно изменить начальную концентрацию
кислоты НА, чтобы степень диссоциации α возросла на 10%?
131
г) На сколько градусов нужно изменить температуру, чтобы α
возросла на 10%?
8.49.
В водном растворе
HF c
уществуют равновесия:
HF
= Н
+
+ F
‾
К
1
= 7·10
–
4
;
HF + F
‾ =
HF
2
‾
К
2
= 5.
Определить концентрации всех форм в растворе
HF
, который
имеет рН = 2.
8.50.
Трихлоруксусная
кислота
(CCl
3
COOH)
широко
используется в косметологии, в частности для проведения процедур
химического пилинга лица.
а) Рассчитайте осмотическое давление 0,1 М раствора
трихлоруксусной кислоты при 298 К;
б) Оцените максимально допустимую концентрацию раствора
CCl
3
COOH, который может применяться для проведения
процедуры пилинга, если известно, что раствор трихлоруксусной
кислоты с рН < 0,5 вызывает неконтролируемое повреждение
кожных покровов. Принять, что К
а
(CCl
3
COOH) = 0,2.
8.51.
Соотношение концентраций кислотно
-
основных форм в
бесконечно разбавленном водном растворе кислоты Н
2
А равно:
[H
2
A] : [HA
–
] : [A
2
–
] = 1 : 100 : 100. Рассчитать первую и вторую
константы диссоциации кислоты.
8.52.
В 1 л раствора, содержащего 0,1 моля Н
3
РО
4
, добавили
такое количество
NaOH
, что рН этого раствора стал равен 10.
Показать, что концентрация НРО
4
2-
больше концентрации любой
другой фосфорсодержащей формы.
8.53.
Какова будет степень диссоциации кислоты НВ (К
а
= 10
–
5
),
если еѐ растворить в бесконечно большом количестве раствора
кислоты Н
2
А, концентрация которого равна 2
1/2
∙10
2
моль/л?
Кислота Н
2
А по первой ступени диссоциирует полностью, а
константа диссоциации по второй ступени К
а2
= 2
1/2
∙10
2
?
8.54.
Из термодинамических данных рассчитать константы
диссоциации К
а1
и К
а2
H
2
SO
4
, приняв Δ
G
°
f,298
=
–726,71 кДж/моль
для растворенной в воде
H
2
SO
4
.
Вычислить:
132
а) концентрации всех ионов и рН 0,1
2
М водного раствора
КН
SO
4
;
б) рН раствора, содержащего по 0,03 моль/л КН
SO
4
и НС
l.
8.55.
Кислота Н
2
А –
сильная по первой ступени. Осмотическое
давление 6·10
3
М раствора Н
2
А при 277 К равно 0,318 атм.
Определить:
а) рН раствора;
б) вторую константу
(
К
а2
)
диссоциации Н
2
А.
8.56.
Сравнить (качественно) степень гидролиза и рН растворов
следующих солей одинаковой молярной концентрации:
а) СН
3
СООК,
КС
N, KClO;
б)
NH
4
Br, NH
4
ClO
4
, NH
4
NO
3.
8.57.
Сравнить степень гидролиза и рН 10
–
2
M
и 10
–
3
М растворов
NaClO.
8.58.
Сравнить рН растворов солей одинаковой молярной
концентрации:
а
) Na
2
SO
3
и
NaHSO
3
;
б
) Na
2
S
и
NaHS;
в)
Na
2
HPO
4
и
NaH
2
PO
4
.
8.59.
Найти рН 0,1 М растворов:
а
) CH
3
COONa;
б
) NH
4
NO
3
;
в
) Na
2
S.
8.60.
Определить К
а
кислоты НХ, если рН 0,1 М
раствора соли
NaX
равен 9.
8.61.
Какое количество основания В (К
в
= 10
7
) нужно растворить
в 1 л водного раствора кислоты НА (К
а
= 10
9
) с концентрацией С
0
=
0,01 моль/л, чтобы рН раствора стал равен 7?
8.62.
В 0,5 л
раствора содержатся 0,2 моля кислоты НА и 0,3
моля кислоты НВ. Эти кислоты имеют одинаковое значение К
а
=
10
–
6
. Оценить:
а) рН раствора;
б) равновесные концентрации А
–
и В
–
.
133
8.63.
Рассчитать концентрации всех частиц и pH для 0,1
М
водных растворов:
а)
H
2
S;
б)
KCN.
8.64.
Во сколько раз изменятся при разбавлении в 10 раз
концентрации Н
+
и степени диссоциации 0,1
М растворов:
а)
HClO
4
;
б)
HCN;
в)
HIO
3
?
8.65.
*Благодаря рекламе мы знаем, что
pH
кожи равен 5,5. Это
вызвано тем, что
pH
чистой воды из
-
за растворенного в ней
углекислого газа равен 5,5. Оцените концентрацию угольной
кислоты в воде при нормальных условиях, концентрацию всех
частиц в растворе (включая
OH
–
) и степень диссоциации кислоты
по каждой ступени.
Достарыңызбен бөлісу: |