pH раствора 4,4. Определить концентрацию ионов водорода в этом растворе.
Решение задачи
Перед решением данной задачи хочу напомнить, водородный показатель (pH) раствора численно равен десятичному логарифму концентрации ионов водорода в этом растворе.
Пусть искомая концентрация 
. Тогда, учитывая, что pH раствора 4,4, найдем концентрацию ионов водорода в этом растворе:
Таким образом,концентрация ионов водорода в растворе равна 4 ∙ 10-5 моль/л.
Ответ: концентрация ионов водорода = 4 ∙ 10-5 моль/л.
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
электролитовКислота
HNO3,
H2SO4,
HCl, HBr, HI, HMnO4,
HClO4Основание
LiOH ,
KOH, RbOH, CsOH, NaOH, Ba(OH)2,
Ca(OH)2,
Sr(OH)2Соль
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 |
|
СH3COOH |
1,86 |
|
HCN |
7,2 |
|
HOCl |
5,0 |
|
HBO2 |
7,5 |
|
HOBr |
2,5 |
|
HF |
6,2 |
|
HNO2 |
5,1 |
|
HIO |
2,3 |
|
HOCN |
2,7 |
|
NH4OH |
1,79 |
|
AgOH |
5,0 |
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 |
||||
|
Задание № 1 |
Задание |
Задание |
|||
|
рН |
Сильный |
Концентрация, |
Слабый электролит |
Концентрация, |
|
|
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
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Как определить концентрацию кислоты
Концентрация – размерная величина, посредством которой выражается состав раствора (в частности, содержание в нем растворенного вещества). Порой случается такое, что эта самая величина неизвестна. К примеру, в лаборатории среди множества бутылей может оказаться один, подписанный просто – HCl (соляная кислота). Для проведения же многих опытов информации требуется гораздо больше, нежели только название. Поэтому приходится задействовать экспериментальные методы, такие как титрование или определение плотности.
Вам понадобится
- -раствор щелочи точной коцентрации
- -бюретка
- -конические колбы
- -мерные пипетки
- -индикатор
- -набор ареометров
Инструкция
Одним из наиболее простых способов определения концентрации кислоты является прямое титрование (процесс постепенного добавления раствора с известной концентрацией(титранта) к раствору определяемого вещества с целью зафиксировать точку эквивалентности (конец реакции)). В данном случае удобно использовать нейтрализацию щелочью. Завершение ее можно легко определить с помощью добавления индикатора (к примеру, в кислоте фенолфталеин прозрачен, а при добавлении щелочи становится малиновым; метиловый оранжевый в кислой среде – розовый, а в щелочной – оранжевый).
Возьмите бюретку (объемом 15-20 мл), установите ее в штативе с помощью лапки. Она должна быть четко зафиксирована, иначе с раскачивающего кончика могут упасть несколько лишних капель, которые испортят вам весь процесс. Порой одна капелька меняет цвет индикатора. Этот момент необходимо засечь.
Запаситесь посудой и реактивами: коническими колбами для титрования (4-5 штук небольшого объема), несколькими пипетками (как Мора – без делений, так и размерными), мерной колбой на 1 л, фиксаналом щелочи, индикатором, дистиллированной водой.
Приготовьте раствор щелочи точной концентрации (к примеру, NaOH). Для этого лучше используйте фиксанал (ампула с запаянным в нее веществом, при разведении которого в 1л воды получается 0,1 нормальный раствор). Конечно, можно пустить в ход точную навеску. Но первый вариант точнее и надежнее.
Далее заполните бюретку раствором щелочи. В коническую колбу поместите 15 мл кислоты неизвестной концентрации (возможно, HCl), в нее же добавьте 2-3 капли индикатора. И приступайте непосредственно к титрованию. Как только индикатор изменит цвет и примерно 30 с будет таким оставаться, прекращайте процесс. Запишите, сколько ушло щелочи (к примеру, 2,5 мл).
Затем выполните данный ход работы еще 2-3 раза. Это делается для получения белее точного результата. После подсчитайте средний объем щелочи. Vср = (V1+V2+V3)/3, V1 – результат первого титрования, мл, V2 – результат второго, мл, V3 – объем третьего, мл, 3 – количество проделанных реакций. Например, Vср = (2,5+2,7+2,4)/3 = 2,53 мл.
После проведения эксперимента, можно приступить к основным подсчетам. В данной ситуации справедливо соотношение: C1*V1 = C2*V2, где C1 – концентрация раствора щелочи, нормальная (н), V1 – средний объем израсходованной на реакцию щелочи, мл, С2 – концентрация раствора кислоты, н, V2 – объем кислоты, участвующей в реакции, мл. С2 – величина неизвестная. Значит, ее необходимо выразить через известные данные. С2 = (C1*V1)/V2, т.е. С2 = (0,1 * 2,53)/ 15 = 0,02 н. Вывод: при титровании HCl раствором 0,1 н NaOH, была выяснена концентрация кислоты – 0,02 н.
Еще одним распространненым способом выяснить концентрацию кислоты – это, для начала, узнать ее плотность. Для этого приобретите набор ареометров (в специализированном химическом или магазине, также можно заказать по интернету или посетить точки торговли принадлежностей для автомобилистов).
Налейте кислоту в химический стакан и помещайте в него ареометры до тех пор, пока они не престанут тонуть или выталкиваться на поверхность. Когда же прибор станет, как поплавок, отметьте числовое значение на нем. Данная цифра и есть плотность кислоты. Далее, используя соответствующую литературу (можно справочник Лурье), не составит труда определить по таблице нужную концентрацию.
В независимости от того, какой способ вы выберите, не забывайте про соблюдение техники безопасности.
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
