Вычисление рН в растворах разных электролитов одинаковой молярной концентрации

 

 

 

Задача 552.
Указать, какие из рядов перечисленных ниже кислот соответствуют возрастанию рН в растворах одинаковой молярной концентрации: а) НСN, НF, НОСI, НСООН, СН₂СIСООН; б) НNO₃, НNO₂, СН₃СООН, НCN; в) НСI, СН₂СIСООН, НF, Н₃ВО₃. 
Решение:
Из числа предложенных по условию задачи электролитов только HCl и HNO₃ являются сильными электролитами, степень диссоциации которых принята равной единице, Следовательно, концентрация ионов водорода в растворах HCl и HNO₃ численно равна концентрации этих кислот в растворе. Остальные вещества приведённые в условии задачи являются слабыми электролитами, поэтому концентрация ионов водорода в их растворах а, следовательно, и рН их растворов  будет зависеть от константы диссоциации данного электролита. Чем меньше численное значение константы диссоциации слабого электролита, тем выше значение рН раствора данного электролита. Из числа предложенных по условию задачи слабых электролитов численные значения их констант диссоциаций находим из таблицы, получим:

K_D(HNO₂) = 4 ^. 10^-4;
K_D(CH₃COOH) = 1,8 ^. 10^-5;
K_D(HCN) = 7,9 ^. 10^-7;
K_D(CH₂ClCOOH) = 1,4 ^. 10^-3;
K_D(HF) = 6,6 ^. 10^-4;
K_D(H₃BO₃) = 5,8 ^. 10^-10;
K_D(HOCl) = 5,8 ^. 10^-10;
K_D(HCOOH) = 1,8 ^. 10^-4.

Расположим данные электролиты в ряд по уменьшению численных значений их констант диссоциации: HCN; H₃BO₃; HOCl; CH₃COOH; HF; HNO₂; HCOOH; CH₂ClCOOH. 

б) НNO₃, НNO₂, СН₃СООН, НCN;
в) НСI, СН₂СIСООН, НF, Н₃ВО₃. 

Ответ: б), в).

---

Задача 553.
В 0,01 н. растворе одноосновной кислоты рН = 4. Какое утверждение о силе этой кислоты правильно: а) кислота слабая; б) кислота сильная?
Решение:
Согласно условию задачи рН = 4. Следовательно, 

pН = -lg[Н⁺]; lg[Н⁺] = 4; [Н⁺] =
              = lg(-4) = _антиlg0 ^. 10^-4 = 1 ^. 10^-4 моль/л.      

Теперь рассчитаем степень диссоциации кислоты по формуле 

где

С_М – концентрация электролита, получим:

Так как степень диссоциации кислоты равна 0,01, т.е. меньше 0,03, то данная кислота является слабым электролитом, значит, кислота слабая.

Ответ: а).

---

Задача 554.
Как изменится кислотность 0,2 н. раствора НСN при введении в него 0,5 моль/л КCN: а) возрастет; б) уменьшится; в) не изменится?
Решение:
Уравнения диссоциации электролитов:

HCN ⇔ H⁺ + CN^-.

Находим степень диссоциации синильной кислоты по формуле: K_D = ^{2 .} C_M, где С_М – молярная концентрация раствора, - степень диссоциации электролита, KD - константа  диссоциации электролита. 

Отсюда

Находим рН раствора:

pН = -lg[Н⁺] = -lg1,26 ^. 10^-5 =
                      = 5 - lg1,26 = 5 - 0,10 = 4,9.                         

При добавлении KCN к раствору HCN образуется буферный раствор. Концентрация ионов водорода в буферной системе определяется по формуле: 

где

К_D – константа диссоциации кислоты, С_К – концентрация кислоты, С_С  - концентрация соли.

Отсюда

Тогда

pН' = -lg[Н⁺] = -lg1,36 ^. 10^-10 =
= 10 - lg1,36 = 10 - 0,50 = 9,50.

Находим изменение рН раствора:

pН' - pH = 9,5 - 4,9 = 4,6.

Таким образом, при смешении растворов HCN и KCN рН смеси увеличилась почти в 2 раза, значит, кислотность раствора уменьшилась.

Ответ: б).

---

Задача 555.
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?
Решение: 
Увеличении рН раствора происходит при уменьшении концентрации ионов водорода в растворе. Следовательно, из соотношения pН = -lg[Н⁺] можно рассчитать уменьшение концентрации ионов водорода. Согласно условию задачи рН раствора увеличилась на единицу, значит, уменьшение концентрации ионов водорода можно рассчитать из соотношения  pН = -lg[Н⁺], получим: 

pН = -lg[Н+] = -lg1 = 1. По таблице логарифмов находим [H⁺] = 10¹.

Таким образом, при увеличении рН раствора на единицу концентрация ионов водорода уменьшилась в 10 раз.

Ответ: в).

---