Вычисление концентраций ионов в растворе электролита и рН раствора


Задача 73. 
Вычислите концентрацию ионов НСОО, Н+ и рН в: а) 0,03 М НСООН; б) растворе (w% = 5,0%); в) растворе, содержащем 4,6 г/дм3  НСООН. 
Решение:
KD(НСООН) = 1,77 · 10–4;
CM(HCOOH) = 0,03 M;
w%(HCOOH) = 5,0%;
M(НСООН) = 46,03 г/моль.

а) 0,03 М НСООН

Диссоциация муравьиной кислоты: HCOOH = Н+ + НСОО;
 
[H+] = [HCOO].

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

рн

рН = –lg[H+] = –lg2,3 · 10–3 = 3 – lg2,3 = 2,64. 

Ответ: [H+] = [HCOO] = 2,3 · 10–3 моль/ дм3; рН = 2,64.

б) растворе (w% = 5,0%)

Концентрацию кислоты находим из вычисления: CM(HCOOH) = [(w% · 1000г)/100%]/M(НСООН); CM(HCOOH) = [(5% · 1000г)/100%]/46,03 г/моль = 1,086 моль.

Рассчитаем [H+] и [HCOO]

рн

рН = –lg[H+] = –lg1,39 · 10–2 = 2 – lg1,39 = 1,86. 

Ответ: [H+] = [HCOO] = 1,39 · 10–2 моль/дм3; рН = 1,86.

в) растворе, содержащем 4,6 г/дм3  НСООН

Концентрацию кислоты находим из вычисления: CM(HCOOH) = m(HCOOH)/М(HCOOH) = 4,6/46,03 = 0,01 M.

Рассчитаем [H+] и [HCOO]

рн

рН = –lg[H+] = –lg4,2 · 10–3 = 3 – lg4,2 = 2,38. 

Ответ: [H+] = [HCOO] = 4,2 · 10–3 моль/дм3; рН = 2,38. 
 


Задача 74. 
Вычислите концентрацию ионов ОН, Н+ и рН в: а) 0,01 М NH2OH; б) растворе NH2OH (w% = 0,1%). 
Решение:
KD(NH2OH) = 9,67 · 10–7;
CM(NH2OH) = 0,01 M;
w%(NH2OH) = 0,1%;
M(NH2OH) = 33 г/моль. NH2OH + H2O = NH3OH+ + OH

а) 0,01 М NH2OH

Диссоциация гидроксиламина: NH2OH + H2O = NH3OH+ + OH–

[OH] = СМ(NH2OH) = 1 · 10–2 моль/дм3.


NH2OH – слабое основание. Для слабых оснований [H+] вычисляется по формуле:

рн

рН = –lg[H+] = –lg1,02 · 10–10 = 10 – lg1,02 = 9,99.

Так как гидроксиламин (NH2OH) является слабым электролитом, то для расчета применяют упрощенную формулу закона разбавления Оствальда:

рн

где: α – степень диссоциации; KD – константа диссоциации; CM – молярная концентрация электролита.

Подставим данные задачи в уравнение Оствальда, получим: 

рн

Теперь рассчитаем концентрацию гидроксид ионов, получим:

[OH] = СМ · α = 0,01 · (9,80 · 10–3) = 9,80 · 10–5 моль/дм3.

Ответ: а) [H+] = 1,02 · 10–10 моль/дм3; [ОН] = 9,80 · 10–5 моль/дм3;  рН = 9,99.

б) растворе NH2OH (w% = 0,1%)

Концентрацию гидроксиламина находим из вычисления:

СМ(NH2OH) = [(w% . 1000г)/100%]/M(NH2OH); СМ(NH2OH) = [(0,1% . 1000г)/100%]/33 г/моль = 0,03 моль.

Рассчитаем [H+], получим:

рн

рН = –lg[H+] = –lg5,9 · 10-11 = 11 – lg5,9 = 10,24. 

Ответ: [H+] =  5,9 · 10-11 моль/дм3; рН = 10,24.
 


Задача 75.
Вычислите концентрацию ионов СН3СОО, Н+ и рН в: а) 0,04 М СН3СООН; б) растворе (w% = 5,5%); в) растворе, содержащем 1,2 г/дм3  CН3СООН.
Решение:
KD(СН3СООН) = 1,78 · 10–5;
CM(СH3COOH) = 0,04 M;
w%(СH3COOH) = 5,5%;
M(СН3СООН) = 60 г/моль.

а) 0,04 М СН3СООН

Диссоциация уксусной кислоты: СH3COOH ⇔ Н+ + СН3СОО;
 
[H+] = [СH3COO].

СН3СООН – слабая кислота. Для слабых кислот [H+] вычисляется по формуле:

рн

рН = –lg[H+] = –lg8,4 · 10–4 = 4 – lg8,4 = 3,08. 

Ответ: [H+] = [HCOO] = 8,4 · 10–4 моль/ дм3; рН = 3,08.

б) растворе (w% = 5,5%)

Концентрацию кислоты находим из вычисления:

СМ(СH3COOH) = [(w% . 1000г)/100%]/M(СН3СООН); СМ(СH3COOH) = [(5,5% . 1000г)/100%]/60 г/моль = 0,92 моль.

Рассчитаем [H+] и [СH3COO]

рн

рН = –lg[H+] = –lg4,05 · 10–3 = 3 – lg4,05 = 2,39. 

Ответ: [H+] = [СH3COO] = 4,05 · 10–3 моль/дм3; рН = 2,39.

в) растворе, содержащем 1,2 г/дм3  CН3СООН

Концентрацию кислоты находим из вычисления: (CM(СH3COOH) = m(СH3COOH)/М(СH3COOH) = 1,2/60 = 0,02 M.

Рассчитаем [H+] и [СH3COO]

рн

рН = –lg[H+] = –lg5,97 · 10–4 = 4 – lg5,97 = 3,22. 

Ответ: [H+] = [СH3COO] = 5,97 · 10–4 моль/дм3; рН = 3,22.