Сравниваем количества вещества НСl и NaОН в растворе 3:
n3(НСl) = n (НСl) = 2,00∙10-3 моль
n 3(NаОH) = С`(NаОН)∙V3(NaОН) = 0,100∙20,50∙10-3 = 2,05∙10-3 моль
n3(HCl) < n3(NaOH)
рН этого раствора определяется избытком щелочи в растворе.
Рассчитываем концентрацию NaОН в растворе 3:
С3(NаОН) > 10-6 моль/л, поэтому:
рН = 14,00 + lg C3(NаОН) = 14,00 + lg 1,23∙10-3 = 11,09
Ответ: 1) 2,28; 2) 7,00; 3) 11,09
Пример 2. К 20,00 мл раствора СН3СООН с концентрацией 0,100 моль/л в процессе титрования добавили: 1) 19,00 мл; 2) 20,00 мл; 3) 22,00 мл раствора гидроксида натрия с концентрацией 0,100 моль/л. Рассчитайте рН полученных растворов (растворы 1,2 и 3).
Дано: V(СН3СООН) = 20,00 мл = 20,00 ·10-3 л
С`(СН3СООН) = 0,100 моль/л
С`(NаОН) = 0,100 моль/л
V1(NaОН) = 19,00 мл = 19,00 ·10-3 л
V2(NaОН) = 20,00 мл = 20,00 ·10-3 л
V3(NаОН) = 22,00 мл = 22,00 ·10-3 л
______________________________________________
Найти: рН1; рН2; рН3
Решение. Уравнение реакции титрования:
СН3СООН + NaОН ® СН3СООNa + Н2О
fэкв(СН3СООН) = 1, fэкв(NaOH) = 1,
Сравниваем количества вещества СН3СООН и NаОН в растворе 1:
n1(CH3COOH) = n(CH3COOH) = C`(CH3COOH)∙V(CH3COOH) = 0,100∙20,00∙10-3 = 2,00∙10-3 моль
n1(NaOH) = C`(NaOH)∙V1(NaOH) = 0,100∙19,00∙10-3 = 1,90∙10-3 моль
n1(CH3COOH) > n1(NaOH)
рН этого раствора определяется присутствием неоттитрованной уксусной кислоты и ее соли, т. е. буферной системой СН3СООН + СН3СООNа:
СН3СООН + Н2О Û СН3СОО– + H3O+
a b
Рассчитываем рН раствора 1:
Проверяем правомерность применения расчетной формулы:
Cb >> [H3O+]; Cb >> [OH–].
Следовательно, применение расчетной формулы правомерно.
Сравниваем количества вещества СН3СООН и NаОН в растворе 2:
n2(СН3СООH) = n(СH3СООH) = 2,00∙10-3 моль
n2(NaОН) = С`(NаОH)∙V2(NaОH) = 0,100∙20,00∙10-3 = 2,00∙10-3 моль
Так как n2(СН3СООH) = n2(NаОН), то рН полученного раствора определяется степенью гидролиза СН3СООNa.
СН3СОО– + Н2О Û СН3СООН + OН-
b a
Концентрация соли равна:
Рассчитываем значение рН раствора 2. Поскольку С2(СН3СООNa)/Кb(СН3СОО–) =
= 0,0500/5,68∙10-10 > 400, то
Сравниваем количества вещества СН3СООН и NaОH в растворе 3:
n3(СH3СOOH) = n(СН3СООH) =2,00∙10-3 моль
n3(NaOH) = С`(NaОН)∙V3(NaOH) = 0,100∙22,00∙10-3 = 2,20∙10-3 моль
n3(СН3СООН) < n3(NaОH)
рН этого раствора определяется избытком щелочи в растворе.
Рассчитываем концентрацию NаОН в растворе 3:
Рассчитываем рН раствора 3:
рН = рКw + lg С3(NaOH) = 14,00 – 2,32 = 11,68
Поскольку С3(NaOH) > 10-6 моль/л и Ка(СН3СООН) >> [Н3О+], применение формулы для расчета рН правомерно.
Ответ: 1) 6,03; 2) 8,73; 3) 11,68
Пример 3. К 10,00 мл раствора аммиака с концентрацией С(NH3) =0,100 моль/л в процессе титрования прибавили: 1) 15,00 мл; 2) 20,00 мл; 3) 25,00 мл раствора хлороводородной кислоты, С(НСl) = 0,0500 моль/л. Рассчитайте рН полученных растворов (растворы 1,2 и 3).
Дано: V(NН3) = 10,00 мл = 10,00·10-3 л
С`(NH3) = 0,100 моль/л
С`(НСl) = 0,0500 моль/л
V1(НСl) = 15,00 мл = 15,00·10-3 л
V2(НСl) = 20,00 мл = 20,00·10-3 л
V3(НСl) = 25,00 мл = 25,00·10-3 л
________________________________________
Найти: рН1; рН2; рН3
Решение. Уравнение реакции титрования:
NН3 + HCl ® NН4Cl
fэкв(NН3 = 1, fэкв(HCl) = 1
Сравниваем количества вещества NН3 и НСl в растворе 1:
n1(NH3) = n(NH3) = С`(NH3)∙V(NH3) = 0,100∙10,00∙10-3 = 1,00∙10-3 моль
n1(НСl) = С`(НCl)∙V1(НСl) =0,0500∙15,00∙10-3 = 0,750∙10-3 моль
n1(NH3) > n1(HCl)
рН раствора определяется присутствием неоттитрованного аммиака и его соли, т. е. буферной системой NН3 + NH4Cl.
NН4+ + Н2О Û NН3 + Н3O+
a b
Рассчитываем рН раствора 1:
Проверяем применимость формулы для расчета рН:
Ca >> [H3O+]; Ca >> [OH–],
следовательно, применение расчетной формулы правомерно.
Сравниваем количества вещества NH3 и НСl в растворе 2:
n2(NH3) = n(NH3) = 1,00∙10-3 моль
n2(HCl) = С`(HCl)∙V2(HCl) = 0,0500∙20,00∙10-3 = 1,00∙10-3 моль
n2(NH3) = n2(HCl)
Кислота и основание взяты в эквивалентных количествах, и рН такого раствора определяется процессом гидролиза соли NH4Cl (ионизации слабой кислоты NH4+):
NH4+ + Н2О Û NН3 + Н3О+
a b
Рассчитываем концентрацию соли в растворе 2.
Поскольку C(NH4Cl)/Кa(NH4+) = 3,33∙10-2/5,68∙10-10 > 400,
Сравниваем количества вещества NН3 и НСl в растворе 3:
n3(NH3) = n(NH3) = 1,00∙10-3моль
n3(HCl) = C`(HCl)∙V3(HCl) = 0,0500∙25,00∙10-3 = 1,25∙10-3 моль
n3(NH3) < n3(HCl)
рН такого раствора определяется концентрацией избыточной сильной кислоты – титранта.
Рассчитываем концентрацию кислоты в растворе 3:
Рассчитываем рН раствора 3:
pН3 = – lg С3(HCl) = – lg(7,14∙10-3) = 2,15.
Поскольку С3(НСl) > 10-6 моль/л и Кb(NН3) >> [ОН–], применение расчетной формулы правомерно.
Ответ: 1) 8,76; 2) 5,36; 3) 2,15
Задачи для самостоятельного решения
1. Вычислите рН раствора, полученного при титровании в момент, когда к 20,00 мл раствора НСl, С(НСl) = 0,200 моль/л, добавлен раствор NаОН, С(NаОН) = 0,200 моль/л, в количестве: а) 17,00 мл; б) 20,00 мл; в) 21,00 мл. Ответ: а) 1,79; б) 7,00; в) 11,69
2. Раствор КОН с концентрацией 0,100 моль/л титруют раствором НСl с концентрацией 0,0500 моль/л. Вычислите рН раствора при добавлении к 10,00 мл раствора КОН 18,00 мл и 21,00 мл титранта.
Ответ: 11,55; 2,79
3. Вычислите рН раствора, полученного при титровании в момент, когда к 20,00 мл СН3СООН, С(СН3СООН) = 0,100 моль/л, прибавлен раствор КОН, С(КОН) = 0,100 моль/л, в количестве: а) 19,00 мл; б) 20,00 мл; в) 21,00 мл. Ответ: а) 6,04; б) 8,73; в) 11,39
4. 10,00 мл раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,200 моль/л титруют раствором гидроксида калия с концентрацией 0,100 моль/л. Рассчитайте рН раствора при добавлении 19,00 мл и 20,00 мл титранта.
Ответ: 6,04; 8,79
5. Вычислите рН раствора, полученного при титровании в момент, когда к 10,00 мл раствора NН3, С(NН3) = 0,200 моль/л, прибавлен раствор НСl с концентрацией 0,100 моль/л в количестве: а) 10,00 мл; б) 15,00 мл; в) 20,00 мл. Ответ: а) 9,24; б) 8,76; в) 5,21
6. Раствор диметиламина с концентрацией 0,500 моль/л объемом 10,00 мл титруют раствором НСl такой же концентрации. Вычислите рН раствора при добавлении 9,00 мл и 10,10 мл титранта.
Ответ: 9,90; 2,60
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
