Как найти ph раствора электролита

Расчет рН растворов сильных и слабых электролитов

Сильные
кислоты и основания
(табл.2.1) в растворах диссоциируют пол-

ностью,
поэтому концентрация ионов водорода и
ионов гидроксила равна

общей
концентрации сильного электролита.

Для
сильных оснований:
[OH^–]
= См;
для
сильных
кислот:
[H⁺]
=
См.

Таблица
2.1

Сильные электролиты

Класс	Формулы электролитов
Кислота	HNO3, H2SO4, HCl, HBr, HI, HMnO4, HClO4
Основание	LiOH , KOH, RbOH, CsOH, NaOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2, Sr(OH)2
Соль	Растворимые соли

Слабым
электролитом
принято считать химические соединения,
молекулы которых даже в сильно разбавленных
растворах не полностью диссоциируют
на ионы. Степень диссоциации слабых
электролитов для децимолярных растворов
(0,1М) меньше 3%. Примеры слабых электролитов:
все органические кислоты, некоторые
неорганические кислоты (например, H₂S,
HCN), большинство гидроксидов (например,
Zn(OH)₂,
Cu(OH)₂).

Для
растворов слабых
кислот
концентрация ионов водорода [H⁺]
в растворе рассчитывается по формуле:

где:
Кк –
константа диссоциации слабой кислоты;
Ск –
концентрация кислоты, моль/дм³.

Для
растворов слабых
оснований
концентрация гидроксильных ионов
рассчитывается по формуле:

где:
Ко –
константа диссоциации слабого основания;
Сосн. –
концентрация основания, моль/дм³.

Таблица
2.2

Константы диссоциации слабых кислот и оснований при 25 оС

Формула	Константа диссоциации, Кд
СH3COOH	1,86 • 10–5
HCN	7,2 • 10-10
HOCl	5,0 • 10-8
HBO2	7,5 • 10-10
HOBr	2,5 • 10-9
HF	6,2 • 10-4
HNO2	5,1 • 10-4
HIO	2,3 • 10-11
HOCN	2,7 • 10-4
NH4OH	1,79 • 10-5
AgOH	5,0 • 10-3

2.2.
Примеры решения индивидуального задания

Пример
№1.

Условие
задания: Определить
концентрацию
водородных и гидроксильных ионов в
растворе, если
рН =5,5.

Решение

Концентрация
ионов водорода рассчитывается по
формуле:

[Н⁺]
= 10^-рН

[Н⁺]
= 10^-5,5
=
3,16 •10^-6
моль/дм³

Концентрация
гидроксильных ионов рассчитывается по
формуле:

[OН^–]
= 10^-рOН

рОН
= 14 – рН = 14 – 5,5 = 8,5

[OН^–]
= 10 ^-8,5
=
3 • 10^-9
моль/дм³

Пример
№ 2.

Условие
задания: Вычислить
рН 0,001 М раствора HС1.

Решение

Кислота
HС1 является сильным электролитом
(табл.2.1) и в разбавленных растворах
практически полностью диссоциирует на
ионы:

HС1⇄
Н⁺
+
С1^–

Поэтому
концентрация ионов [Н⁺]
равна общей концентрации кислоты:
[Н⁺]
= См = 0,001 М.

[Н⁺]
= 0,001= 1·10^-3
моль/дм³

Тогда:

рН
= – lg[H⁺]
= – lg 1 • 10^-3
= 3

Пример
№ 3.

Условие
задания:
Вычислить
рН 0,002 М раствора NaOH.

Решение

Основание
NaOH является сильным электролитом
(табл.2.1) и в разбавленных растворах
практически полностью диссоциирует на
ионы:

NaOH
⇄Na⁺+OH^–

Поэтому
концентрация гидроксильных ионов равна
общей концентрации основания: [ОH^–]=
См
= 0,002
М.

Тогда:

рОН
= – lg[ОН^–]
= – lgСм = – lg 2 •10^-3
= 2,7

Исходя
из формулы: рН + рОН = 14, находим рН
раствора:

рН
= 14 – 2,7 = 11,3

Пример
№4.

Условие
задания: Вычислить
рН 0,04 М раствора NH₄OH,
если
константа диссоциации Кд(NH₄OH)
= 1,79·10^-5
(табл.2.2).

Решение

Основание
NH₄OH
является слабым электролитом и в
разбавленных растворах очень незначительно
диссоциирует на ионы.

Концентрация
гидроксильных ионов [ОH^–]
в растворе слабого основания рассчитывается
по формуле:

моль/дм³

рОН
= – lg[ОH^–]
= – lg 8,5·10^-2
= 1,1

Исходя
из формулы: рН + рОН = 14, находим рН
раствора:

рН
= 14 – рOН = 14 – 1,1 = 12,9

Пример
№5.

Условие
задания: Вычислить
рН
0,17
М раствора
уксусной
кислоты (CH₃COOH),
если константа диссоциации Кд(CH₃COOH)
= 1,86 • 10^-5
(табл.2.2).

Решение

Кислота
CH₃COOH
является слабым электролитом и в
разбавленных растворах очень незначительно
диссоциирует на ионы.

Концентрация
ионов водорода [H⁺]
в растворе слабой кислоты рассчитывается
по формуле:

Тогда:

моль/дм³

Вычисляем
pH
раствора по формуле: рН = – lg [H⁺]

pH
= – lg 1,78 • 10^-3
=
2,75

2.3.
Индивидуальные задания

Условия
заданий
(табл.
2.3):

Задание
№ 1.
Вычислить концентрацию водородных и
гидроксильных ионов в растворе при
определенном значении рН (см. пример №
1);

Задание
№ 2.
Вычислить рН раствора сильного электролита
(кислоты, основания) при заданной
концентрации (см. пример № 2, 3);

Задание
№ 3.
Вычислить рН раствора слабого электролита
(кислоты, основания) при заданной
концентрации (см. пример № 4, 5).

Таблица
2.3

Состав
исследуемой воды

№ задания	Условия заданий:
Задание № 1	Задание № 2	Задание № 3
рН	Сильный электролит	Концентрация, См	Слабый электролит	Концентрация, См
1	6,05	НСl	0,033	NH4OH	0,01
2	8,5	HNO3	0,091	HCN	0,09
3	5,5	HI	0,032	HOCl	0,05
4	7,7	NaOH	0,054	HBO2	0,36
5	6,3	HBr	0,076	HOBr	0,22
6	6,5	KOH	0,045	HF	0,63
7	8,9	HClO4	0,027	HNO2	0,55
8	8,5	HMnO4	0,005	HOI	0,03
9	6,5	CsOH	0,008	HOCN	0,19
10	6,1	HNO3	0,004	NH4OH	0,082
11	6,5	HI	0,001	AgOH	0,04
12	6,9	LiOH	0,009	СH3COOH	0,26
13	8,8	HBr	0,005	HCN	0,075
14	6,9	RbOH	0,036	HOCl	0,07
15	7,3	HClO4	0,0022	HBO2	0,15
16	6,3	HMnO4	0,063	HOBr	0,23
17	7,4	KOH	0,055	HF	0,34
18	6,7	HNO3	0,003	HNO2	0,18
19	8,2	HI	0,019	HOI	0,39
20	8,3	HNO3	0,082	HOCN	0,15
21	6,1	CsOH	0,004	NH4OH	0,33
22	6,9	HCl	0,026	AgOH	0,091
23	8,2	HClO4	0,075	HBO2	0,32
24	8,6	HMnO4	0,007	HOBr	0,054
25	8,5	LiOH	0,015	HF	0,076
26	8,2	HNO3	0,0023	HNO2	0,045
27	8,0	HI	0,034	HOI	0,27

Продолжение
табл. 2.3

28	7,9	NaOH	0,018	HOCN	0,35
29	7,9	HBr	0,039	NH4OH	0,08
30	8,1	HCl	0,015	AgOH	0,4
31	6,1	HNO3	0,003	NH4OH	0,032
32	6,5	HI	0,002	AgOH	0,02
33	6,9	LiOH	0,008	СH3COOH	0,24
34	8,8	HBr	0,003	HCN	0,073
35	6,9	RbOH	0,033	HOCl	0,072
36	7,3	HClO4	0,0012	HBO2	0,16
37	6,3	HMnO4	0,033	HOBr	0,24
38	7,4	KOH	0,045	HF	0,35
39	6,7	HNO3	0,004	HNO2	0,28
40	8,2	HI	0,029	HOI	0,29
41	8,3	HNO3	0,081	HOCN	0,05
42	6,1	CsOH	0,006	NH4OH	0,033
43	6,9	HCl	0,023	AgOH	0,29
44	8,2	HClO4	0,078	HBO2	0,62
45	8,6	HMnO4	0,006	HOBr	0,024
46	8,5	LiOH	0,012	HF	0,036
47	8,2	HNO3	0,0021	HNO2	0,025
48	8,0	HI	0,037	HOI	0,027
49	7,9	NaOH	0,013	HOCN	0,015
50	7,9	HBr	0,034	NH4OH	0,08

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #

  10.02.20161.72 Mб14referat_turbaza.docx

• #
• #
• #
• #
• #
• #

Перейти к содержанию

Как правильно рассчитать рН растворов сильных и слабых электролитов

Задача 40. 
Вычислите рН 0,025 М раствора КОН.
Решение:
КОН – сильный электролит, который диссциирует по схеме: КОН = К⁺  + ОН^–;  

[ОН^–] = С_М(КОН) = 0,025 моль/дм³; 

рОН = – lg[OH^–] = – lg2,5 · 10^–2 = 2 – lg2,5 = 2 – 0,6 = 1,4; 

pOH + pH = 14; 

pH = 14 – pOH = 14 – 1,4 = 12,6. 

Ответ: рН = 12,6.
 

---

Задача 41.
Вычислите концентрацию ионов [H⁺] и рН 0,3 М раствора пропионовой кислоты С₂Н₅СООН, если К_D = 1,4 · 10^–5. 
Решение:
С₂Н₅СООН – слабая кислота. Для слабых кислот [H⁺] вычисляется по формуле:

рН = –lg[H⁺] = –lg2,05 · 10^–3 = 3 – lg2,605 = 2,7.  

Ответ: [H+] = 2,05 · 10^–3 моль/л; рН = 2,7.
 

---

Задача 42.
Вычислите рН 0,02 М раствора аммиака, если  К_D = 1,76·10^–5. 
Решение:
В водном растворе аммиака имеет место равновесие: 

NH₃ + H₂O ⇔ NН₄⁺ + OH^–. 

Поскольку К_О < 1 · 10^–2, полагаем, что равновесная концентрация недиссоциированного основания равна его общей концентрации:  C_О(NH₄OH) = 0,02 моль/дм³. Для слабых оснований [H⁺] вычисляют по формуле:

рН = –lg[H⁺] = –lg1,7 · 10^–11 = 11 – lg1,7 = 10,77.  

Ответ: [H⁺] = 1,7 · 10^–11 моль/дм³; рН = 10,77.  
 

---

Задача 43.
К 80 см³ 0,2 Н. раствора СН₃СООН прибавили 20 см³  0,2 н. раствора СН₃СООNa. Рассчитайте рН полученного раствора, если Кк = 1,78 · 10^–5.  
Решение:
Объём раствора, полученного после сливания исходных растворов, равен 80 + 20 = 100 см³.

Рассчитаем нормальность веществ в полученном растворе смеси, получим:

Сн(СН₃СООН) =  [Сн(СН₃СООН) ^. V(СН₃СООН)]/V(p-pa) = (0,2 ^. 80)/100 = 0,16 моль/дм₃;
Сн(СН₃СООNa) = [Сн(СН₃СООNa) ^. V(СН₃СООNa)]/V(p-pa) = (0,2 ^. 20)/100 = 0,04 моль/дм³.

Для буферных растворов, образованных слабой кислотой и солью этой кислоты, [Н+] находят по формуле:

[H+] = Кк ^. (Ск/Cc);

Тогда

[H⁺] =  1,78 · 10^{–5 .} (0,16/0,04) = 7,12 · 10^–5 моль/дм³.

рН = –lg[H⁺]; pH = –lg7,12 · 10^–5 = 5 – lg7,12 = 4,15.

Ответ: [H⁺] = 7,12 · 10^–5 моль/дм³; рН = 4,15.
 

---

Задача 44.
Вычислите и сравните рН растворов: а) 0,1 М HCl и 0,1 М CH₃COOH; б) растворов, содержащих 7 г/дм³ HCl и 7 г/дм³ CH₃COOH. 
Решение:

а) Расчет рН растворов: 0,1 М HCl, 0,1 М CH₃COOH

1. рассчитаем рН раствора 0,1 М HCl

HCl – сильная кислота, которая диссциирует полностью, поэтому [H⁺] = С_М(HCl) = 0,1 моль/дм³.

Тогда 

рН = –lg[H⁺]; pH = –lg1 · 10^–1 = 1 – lg1 = 1.

2. рассчитаем рН раствора 0,1 М CH₃COOH

CH₃COOH (Кк = 1,78 · 10^–5) – слабая кислота. Для слабых кислот [H⁺] вычисляется по формуле:

рН = –lg[H⁺] = –lg1,33 · 10^–3 = 3 – lg1,33 = 2,88.  

б) Расчет рН растворов, содержащих 7 г/дм³ HCl и 7 г/дм³ CH₃COOH

1. Рассчитаем рН раствора HCl

Определим концентрацию HCl, получим:

С_М(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 7/36,5 = 0,19 = 1,9 · 10^–1

Так как HCl сильный электролит, то [H⁺] = См(HCl) = 0,19 = 1,9 · 10^–1 моль/дм³.

рН = –lg[H⁺]; pH = –lg1,9 · 10^–1 = 1 – lg1,9 = 0,72.

2. Рассчитаем рН раствора CH₃COOH

Определим концентрацию CH₃COOH, получим:

С_М(CH₃COOH) = m(CH₃COOH)/M(CH₃COOH) = 7/60 = 0,117.

 
CH₃COOH – слабая кислота. Для слабых кислот [H⁺] вычисляется по формуле:

рН = –lg[H⁺]; pH = –lg1,44 · 10^–3 = 3 – lg1,44 = 2,85.

Ответ: а) 1 и 2,88; б) 0,72 и 2,85. 

---