Решение: HCOOHH+ + НCOO–

HCOONa → HCOO– + Na+

Исходная концентрация ионов водорода:

.

Концентрацию ионов водорода в растворе после добавления соли обозначим х. Тогда концентрация недиссоциированных молекул кислоты равна (0,2-х). Концентрация же ионов HCOO– слагается из двух величин: из концентрации, создаваемой диссоциацией молекул кислоты, и концентрации, обусловленной присутствием в растворе соли. Общая концентрация ионов HCOO– равна, следовательно, (0,1+х)

откуда х = 3,6∙10–4 моль/л.

Сравнивая исходную концентрацию ионов водорода с найденной, находим, что прибавление соли HCOONa вызвало уменьшение концентрации ионов [H+] в т. е. в 16,6 раза.

Задачи для самостоятельной работы:

1.4. Нужно приготовить раствор, содержащий в 1 л 0,5 моля NaCl, 0,16 моля KCl и 0,24 моля K2SO4. Как это сделать, имея в своем распоряжении только NaCl, KCl и Na2SO4?

1.5. Константа диссоциации масляной кислоты C3H7COOH 1,5∙10–5. Вычислить степень её диссоциации в 0,005 М растворе.

1.6. Найти степень диссоциации хлорноватистой кислоты HOCl в 0,2 н. растворе.

1.7. Степень диссоциации муравьиной кислоты HCOOH в 0,2 н. растворе равна 0,03. Определить константу диссоциации кислоты и значение рК.

1.8. Степень диссоциации угольной кислоты H2CO3 по первой ступени в 0,1 н. растворе равна 2,11∙10–3. Вычислить К1.

1.9. При какой концентрации раствора степень диссоциации азотистой кислоты HNO2 будет равна 0,2?

1.10. В 0,1 н. растворе степень диссоциации уксусной кислоты равна 1,32∙10–2. При какой концентрации азотистой кислоты HNO2 ее степень диссоциации будет такой же?

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

1.11. Сколько воды нужно прибавить к 300 мл 0,2 М раствора уксусной кислоты, чтобы степень диссоциации кислоты удвоилась?

1.12. Чему равна концентрация ионов водорода H+ в водном растворе муравьиной кислоты, если α = 0,03?

1.13. Вычислить [H+] в 0,02 М растворе сернистой кислоты. Диссоциацией кислоты по второй ступени пренебречь.

1.14. Вычислить [H+], [HSe–] и [Se2–] в 0,05 М растворе H2Se.

1.15. Во сколько раз уменьшится концентрация ионов водорода, если к 1 л 0,005 М раствора уксусной кислоты добавить 0,05 моля ацетата натрия?

1.16. Рассчитать концентрацию ионов CH3COO– в растворе, 1 л которого содержит 1 моль CH3COOH и 0,1 моля HCl, считая диссоциацию последнего полной.

2. Сильные электролиты

Пример решения задач

Задача 2.1. Вычислить ионную силу и активность ионов в растворе, содержащем 0,01 моль/л MgSO4 и 0,01 моль/л MgCl2.

Решение: Ионная сила раствора равна

Коэффициент активности иона Mg2+ (и равный ему коэффициент активности иона SO42–) найдем по формуле

Аналогично находим f для Cl–:

Теперь, пользуясь соотношением а = f∙CM, находим активность каждого иона:

Задачи для самостоятельной работы:

2.2. Вычислить приближенное значение активности ионов K+ и SO42– в 0,01 М растворе K2SO4.

2.3. Вычислить приближенное значение активности ионов Ba2+ и Cl– в 0,002 н. растворе BaCl2.

2.4. Найти приближенное значение коэффициентов активности иона водорода в 0,0005 М растворе H2SO4, содержащем, кроме того, 0,0005 моль/л HCl. Считать, что серная кислота полностью диссоциирует по обеим ступеням.

2.5. Вычислить ионную силу и активность ионов в растворе, содержащем 0,01 моль/л Ca(NO3)2 и 0,01 моль/л CaCl2.

2.6. Вычислить ионную силу и активность ионов в 0,1 %-ном (по массе) растворе BaCl2. Плотность раствора принять равной единице.

2.7. Рассчитать активность иона водорода в 0,005 н. растворе HCl, содержащем, кроме того, 0,15 моль/л NaCl.

2.8. Найти приближенные значения коэффициентов активности ионов Cl–, SO42–, PO43– и [Fe(CN)6]4– в растворе с ионной силой 0,0001.

3. Произведение растворимости

Примеры решения задач

Задача 3.1. Растворимость гидроксида магния Mg(OH)2 при 18 оС равна

1,7∙10 –4 моль/л. Найти ПР Mg(OH)2 при этой температуре.

Решение: При растворении каждого моля Mg(OH)2 в раствор переходит 1 моль ионов Mg+2 и вдвое больше ионов ОН–.

Mg(OH)2Mg2+ + 2 OH–

Следовательно, в насыщенном растворе Mg(OH)2

[Mg2+] = 1,7∙10-4 моль/л; [OH–] = 3,4∙10– 4 моль/л.

Отсюда .

Задача 3.2. . Вычислить растворимость соли (в моль/л и в г/л) при указанной температуре.

Решение: Обозначим растворимость соли через s (моль/л). Тогда в насыщенном растворе PbI2 cодержится s моль/л ионов Pb2+ и 2s моль/л ионов I–.

PbI2Pb+2+2I–

s s 2s

ПР=[Pb2+][I–]2 = 4s3

; .

Растворимость PbI2, выраженная в г/л, составляет 1,3∙10-3∙461 = 0,6 г/л.

Задача 3.3. Во сколько раз растворимость CaC2O4 в 0,1 М растворе (NH4)2C2O4 меньше, чем в воде?

Решение: Вычислим растворимость CaC2O4 в воде. Пусть концентрация соли в растворе будет s (моль/л), поэтому можем записать

Отсюда

Найдем растворимость этой соли в 0,1 М растворе (NH4)2C2O4; обозначим её через s′. Концентрация ионов Ca2+ в насыщенном растворе тоже будет s′, а концентрация [C2O42–] составит (0,1+s′), т. к. s′<0,1, то можно считать, что [C2O42–] = 0,1моль/л. Тогда ; s′=2∙10–8 моль/л. Следовательно, в присутствии (NH4)2C2O4 растворимость СaC2O4 уменьшилась в раз, т. е. в 2200 раз.

Задача 3.4. Смешаны равные объемы 0,02 н. растворов CaCl2 и Na2SO4; образуется ли осадок CaSO4?

Решение: Найдем произведение концентраций ионов Ca+2 и SO42– сравним его с . Условием выпадения осадка является [Ca2+][SO42–] >.

Исходные молярные концентрации растворов CaCl2 и Na2SO4 одинаковы и равны 0,01 моль/л, т. к. при смешении исходных растворов общий объем раствора вдвое больше, то концентрация каждого из ионов вдвое уменьшается по сравнению с исходными. Поэтому [Ca2+] = [SO42–] = 5∙10–3, находим [Ca2+][SO42–] = 2,5∙10–5

2,5∙10-5 < 1,3∙10-4.

Поэтому осадок не образуется.

Задача 3.5. Произведение растворимости CaC2O4 = 2∙10–9. Найти растворимость этой соли в 0,1 М растворе (NH4)2C2O4.

Решение: Выразим ПР через активность ионов:

.

Обозначив искомую растворимость соли через s, находим, что

[Ca2+] = s моль/л, [C2O42–] = 0,1 моль/л. Таким образом,

Вычислим ионную силу раствора (I) 0,1 М раствора (NH4)2C2O4

I = 0,5(0,2∙12+0,1∙22) = 0,3

Согласно табл. 2 приложения, при этой ионной силе коэффициенты активности двухзарядных ионов равны 0,42. Тогда

.

Задачи для самостоятельной работы:

3.6. Растворимость CaCO3 при 35оС равна 6,9∙10–5 моль/л. Вычислить произведение растворимости этой соли.

3.7. Вычислить произведение растворимости PbBr2 при 25 оС, если растворимость соли при этой температуре равна 1,32∙10–2 моль/л.

3.8. В 500 мл воды при 18 оС растворяется 0,0166 г AgCrO4. Чему равно произведение растворимости этой соли?

3.9. Для растворения 1,16 г PbI2 потребовалось 2 л воды. Найти произведение растворимости соли.

3.10. Исходя из произведения растворимости карбоната кальция, найти массу CaCO3, содержащуюся в 100 мл его насыщенного раствора.

3.11. Найти массу серебра, находящегося в виде ионов в 1 л насыщенного раствора AgBr.

3.12. Вычислить объем воды, необходимый для растворения при 25 оС 1 г BaSO4.

3.13. В каком объеме насыщенного раствора Ag2S содержится 1 мг растворенной соли?

3.14. Во сколько раз растворимость (в моль/л) Fe(OH)2 в воде больше растворимости Fe(OH)3 при 25 оС?

3.15. Образуется ли осадок сульфата серебра, если к 0,02 М раствору AgNO3 добавить равный объем 1 н. раствора H2SO4?

3.16. К 50 мл 0,001 н. раствора HCl добавили 450 мл 0,0001 н. раствора AgNO3. Выпадет ли осадок хлорида серебра?

3.17. Образуется ли осадок хлорида свинца, если к 0,1 н. раствору Pb(NO3) добавить равный объем 0,4 н. раствора NaCl?

3.18. Во сколько раз уменьшится концентрация ионов серебра в насыщенном растворе AgCl, если прибавить к нему столько соляной кислоты, чтобы концентрация ионов Cl - в растворе стала равной 0,03 моль/л?

3.19. Вычислить растворимость (в моль/л) CaF2 в воде и в 0,05 М растворе CaCl2. Во сколько раз растворимость во втором случае меньше, чем в первом?

3.20. Во сколько раз растворимость AgCl в 0,001 н. растворе NaCl меньше, чем в воде? Расчет произвести с учетом коэффициентов активности, пользуясь данными табл. 2 приложения.

3.21. В каком из указанных случаев раствор электролита МХ ненасыщен: а) [Mz+][Xz-] < ПР; б) [Mz+][Xz-] = ПР; в) [Mz+][Xz-] > ПР?

3.22. Обозначим растворимость AgCl в воде, в 0,01 М CaCl2, в 0,01 M NaCl и в 0,05 М AgNO3 соответственно через so, s1, s2 и s3. Какое соотношение между этими величинами правильно: а) so > s1 > s2 > s3; б) so > s2 > s1 > s3; в) so > s1 = s2 > s3; г) so > s2 > s3 > s1?

3.23. К 0,01 н. раствору H2SO4 медленно добавляют раствор, содержащий 0,01 моль/л CaCl2 и 0,01т моль/л SrCl2. Какой осадок начнет выпадать раньше: а) SrSO4; б) CaSO4?

3.24. Произведения растворимости солей NiC2O4 и Na3AlF6 одинаковы (4∙10-10). Какое соотношение между растворимостями (моль/л) этих солей правильно:

а) >; б) =; в) <?

3.25. Произведения растворимости AgBrO3 и Ag2SO4 равны соответственно 5,5∙10-5 и 2∙10-5. укажите правильное соотношение между растворимостями (s, моль/л) этих солей:

а) <; б) ≈; в) >.

3.26. Как изменится растворимость CaF2 в 0,1 М растворе KNO3 по сравнению с его растворимостью в воде:

а) возрастет; б) уменьшится; в) останется неизменной?

4. Ионное произведение воды. Водородный показатель

Примеры решения задач

Задача 4.1. Концентрация ионов водорода в растворе равна 4∙10–3 моль/л. Определить рН раствора.

Решение: рН = - lg(4∙10–3) = 2,40.

Задача 4.2. Определить концентрацию [H+] в растворе, рН которого равен 4,60.

Решение: рН = - lg[H+] = 4,6; следовательно, [H+] = 2,5∙10–5 моль/л.

Задача 4.3. Чему равна концентрация [OH–] в растворе, рН которого равен 10,80?

Решение: Из соотношения рН + рОН = 14 имеем рОН = 14 – рН = 3,20.

Отсюда - lg[OH–] = 3,2; lg[OH–] = -3,20.

Этому значению логарифма соответствует значение

[OH–] = 6,31∙10–4 моль/л.

Задача 4.4. Определить концентрацию HCO3– и CO32– в 0,01 М растворе H2CO3, если рН этого раствора равен 4,18.

Решение: Найдем концентрацию [H+] в растворе

-lg[H+] = 4,18;

[H+] = 6,61∙10–5 моль/л

H2CO3H++HCO3– диссоциация по первой ступени

Подставляя значения [H+] и [H2CO3], находим

HCO3–H++CO32– диссоциация по второй ступени

.

Задачи для самостоятельной работы:

4.5. Найти молярную концентрацию ионов H+ в водных растворах, в которых концентрация гидроксид-ионов (в моль/л) составляет:

а) 10-4; б) 3,2∙10-6; в) 7,4∙10-11.

4.6. Найти молярную концентрацию ионов OH– в водных растворах, в которых концентрация ионов водорода (в моль/л) равна:

а) 10-3; б) 6,5∙10-8; в) 1,4∙10-12.

4.7. Вычислить рН растворов, в которых концентрация ионов H+ (в моль/л) равна: а) 2∙10-7; б) 8,1∙10-3; в) 2,7∙10-10.

4.8. Вычислить рН растворов, в которых концентрация ионов OH– (в моль/л) равна: а) 4,6∙10-4; б) 5∙10-6; в) 9,3∙10-9.

4.9. Вычислить рН 0,01 н. раствора уксусной кислоты, в котором степень диссоциации кислоты равна 0,042.

4.10. Определить рН раствора, в 1 л которого содержится 0,1 г NaOH. Диссоциацию щелочи считать полной.

4.11. Во сколько раз концентрация ионов водорода в крови (рН = 7,36) больше, чем в спинномозговой жидкости (рН = 7,53)?

4.12. Определить [H+] и [OH–] в растворе, рН которого равен 6,2.

4.13. Вычислить рН следующих растворов слабых электролитов: а) 0,02 М NH4OH; б) 0,1 М HCN; в) 0,05 н. HCOOH; г) 0,01 М CH3COOH.

4.14. Чему равна концентрация раствора уксусной кислоты, рН которого равен 5,2?

4.15. Вычислить значения и в 0,2 н. растворе NaOH, считая .

4.16. Используя данные табл. 2 приложения, найти 0,005 н. раствора HCl, содержащего, кроме того, 0,015 моль/л NaCl.

4.17. Степень диссоциации слабой одноосновной кислоты в 0,2 н. растворе равна 0,03. Вычислить значения [H+], [OH–] и pOH для этого раствора.

4.18. Рассчитать рН раствора, полученного смешением 25 мл 0,5 М раствора HCl, 10 мл 0,5 М раствора NaOH и 15 мл воды. Коэффициенты активности ионов принять равными единице.

4.19. Вычислить рН 0,1 н. раствора уксусной кислоты, содержащего, кроме того, 0,1 моль/л CH3COONa. Коэффициенты активности ионов считать равными единице.

4.20. Как изменится рН, если вдвое разбавить водой: а) 0,2 М раствор HCl; б) 0,2 М раствор CH3COOH; в) раствор, содержащий 0,1 моль/л CH3COOH и 0,1 моль/л CH3COONa?

4.21. Указать, какие из рядов перечисленных ниже кислот соответствуют возрастанию рН в растворах одинаковой молярной концентрации:

а) HCN, HF, HOCl, HCOOH, CH2ClCOOH; б) HNO3, HNO2, CH3COOH, HCN; в) HCl, CH2ClCOOH, HF, H3BO3.

4.22. В 0,01 н. растворе одноосновной кислоты рН = 4. Какое утверждение о силе этой кислоты правильно: а) кислота слабая; б) кислота сильная.

4.23. Как изменится кислотность 0,2 н. раствора HCN при введении в него 0,5 моль/л KCN: а) возрастает; б) уменьшится; в) не изменится?

4.24. Как надо изменить концентрацию ионов водорода в растворе, чтобы рН раствора увеличился на единицу: а) увеличить в 10 раз; б) увеличить на 1 моль/л; в) уменьшить в 10 раз; г) уменьшить на 1 моль/л?

4.25. Сколько ионов водорода содержится в 1 мл раствора, рН которого равен 13: а) 1013; б) 60,2∙1013; в) 6,02∙107; г) 6,02∙1010?

4.26. Как изменится рН воды, если к 10 л ее добавить 10–2 моль NaOH: а) возрастет на 2; б) возрастет на 3; в) возрастет на 4; г) уменьшится на 4?

4.27. Чему равен рН нейтрального раствора при 50 оС: а) 5,5; б) 6,6;

в) 7,0?

5. Обменные реакции в растворах электролитов

Пример решения задач

Задача 5.1. Записать в ионно-молекулярной форме уравнения реакций между следующими веществами: CH3COONa и H2SO4; Na2CO3 и HNO3; HCN и Ca(OH)2; Pb(NO3)2 и K2CrO4.

Решение: Так как CH3COOH, HCN и H2O - слабые электролиты, а CO2 и PbCrO4 - малорастворимые в воде вещества, искомые уравнения будут иметь вид:

CH3COO– + H+ → CH3COOH

CO32– + 2H+ → CO2↑ + H2O

HCN + OH– → CN– + H2O

Pb2+ + CrO42– → PbCrO4↓

Задачи для самостоятельной работы:

5.2. Написать в ионно-молекулярной форме уравнения реакций, приводящих к образованию малорастворимых осадков или газов: а) Pb(NO3)2 + KI; б) NiCl2 + H2S; в) K2CO3 + HCl; г) CuSO4 + NaOH; д) CaCO3 + HCl; е) Na2SO3 + H2SO4; ж) AlBr3 + AgNO3.

5.3. Написать в ионно-молекулярной форме уравнения реакций, приводящих к образованию малодиссоциированных соединений: а) Na2S + H2SO4; б) FeS + HCl; в) HCOOK + HNO3; г) NH4Cl + Ca(OH)2; д) NaOCl + HNO3.

5.4. Написать в ионно-молекулярной форме уравнения реакций нейтрализации: а) HCl + Ba(OH)2; б) HF + KOH; в) Fe(OH)3 + HNO3; г) CH3COOH + NH4OH; д) HNO2 + NH4OH; е) H2S + NH4OH.

Указать, какие из этих реакций протекают обратимо, а какие – необратимо.

5.5. Составить в молекулярной форме уравнения реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями:

NO2– + H+ = HNO2;

Cu2+ + 2OH– = Cu(OH)2↓;

Pb2+ + 2I – = PbI2↓.

5.6. Написать в ионно-молекулярной форме уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ: а) NaHNO3 и HCl; б) FeCl3 и KOH; в) Pb(CH3COO)2 и Na2S; г) KHS и H2SO4; д) Zn(NO3)2 и KOH (избыток); е) Ca(OH)2 и CO2; ж) Ca(OH)2 и CO2 (избыток).

Для каждого случая указать причину смещения равновесия в сторону прямой реакции.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6