Учебное пособие для студентов 1 го курса фен



Pdf көрінісі
бет53/66
Дата06.11.2023
өлшемі6,53 Mb.
#190004
түріУчебное пособие
1   ...   49   50   51   52   53   54   55   56   ...   66
Байланысты:
httpslib.nsu.ruxmluibitstreamhandlensu584Задачник Физическая20химия.pdfsequence=4&isAllowed=y

<<
1) можно принять:
[HA] ≈ C
o
(HA)
и
К
а
 
 
≈ С
о

α
2

Приближение α << 1 можно использовать лишь при условии 
K

<< 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


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

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

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

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


0,01 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:
1   ...   49   50   51   52   53   54   55   56   ...   66




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет