Расчет константы гидролиза, степени гидролиза и рН растворов карбоната натрия 

 

Задача 98. 
В 500 см3 раствора содержится Nа2СО3 массой 2,52 г. Определить рН и степень гидролиза соли. 
Решение:
V(Nа2СО3) = 500 см3;
m(Nа2СО3) = 2,52 г;
KD12СО3) = 4,50 · 10–7;
М(Nа2СО3) = 106,00 г/моль;
pH = ?
h = ?

1. Определение молярности раствора соли Nа2СО3

СМ(Nа2СО3) = [m(Nа2СО3) · 1000/500]/М(Nа2СО3) = [2,52 · 1000/500]/106,00 = 8,2/82,00 = 0,0475 M.

2. Расчет константы гидролиза соли

2СО3 - соль сильного основания и слабой двухосновной кислоты, поэтому гидролиз, в основном, проходит в одну ступень (1-я ступень) по аниону:

СО32– + H2O = НСО3 + OH

Константа гидролиза карбоната натрия определяется константой диссоциации по первой ступени образовавшейся кислоты Н2СО3 и определяется по формуле:

Kr = KD(H2O)/KD(кислота)

Тогда

Kr = KD(H2O)/KD12СО3) = (1 · 10-14)/(4,50 · 10–7) = 2,2 · 10–8

3. Определение степени гидролиза соли

Степень гидролиза определяется по формуле:

рн

4. Расчет рН раствора соли образованной сильным основанием и слабой кислотой

Так как гидролиз соли Nа2СО3 протекает с выделением ОН- - ионов, то рассчитаем [OH-]:

[OH¯] = h · CM = (6,8 · 10–4)·(0,0475) = 3,2 · 10–5 моль/дм3;
рОН = -lg[OH] = -lg3,2 · 10–5 = 5 - 0,50 = 4,50;
pH = 14 - pOH = 14 - 4,50 = 9,50.

Ответ: рН = 9,50; h = 6,8 · 10–2%. 
 


Задача 99. 
Вычислите рН и степень гидролиза соли в 0,05 М растворе Nа2СО3. Чему будет равен рН, если раствор разбавить водой в 5 раз? 
Решение:
KD2О) = 1,00 · 10–14
KD12СО3) = 4,50 · 10–7;
СМ1(Nа2СО3) = 0,05 М;
pH1 = ?
h1 = ?
pH2 = ?
h2 = ?

а) Вычисление рН и степени гидролиза соли Nа2СО3 до разбавления ее водой

1. Расчет константы гидролиза соли

2СО3 - соль сильного основания и слабой двухосновной кислоты, поэтому гидролиз, в основном, проходит в одну ступень (1-я ступень) по аниону:

СО32– + H2O = НСО3– + OH–

Константа гидролиза определяется константой диссоциации по первой ступени образовавшейся кислоты Н2СО3 и определяется по формуле:

Kr = KD(H2O)/KD(кислота)

Тогда

Kr = KD(H2O)/KD12СО3) = (1 · 10¯14)/(4,50 · 10–7) = 2,2 · 108

2. Определение степени гидролиза соли до разбавления ее водой

Степень гидролиза определяется по формуле:

рн

3. Расчет рН1 раствора соли Nа2СО3 до разбавления 

Так как гидролиз соли Nа2СО3 протекает с выделением ОН - ионов, то рассчитаем [OH]:

[OH]1 = h · CM = (6,6 · 10–4)·(0,05) = 3,32 · 10–5 моль/дм3;
рОН1 = -lg[OH]1 = -lg3,32 · 10–5 = 5 - 0,52 = 4,48;
pH1 = 14 - pOH = 14 - 4,50 = 9,50.

б) Вычисление рН и степени гидролиза соли Nа2СО3 после разбавления ее водой

Так как раствор соли разбавили водой в 5 раз, то и молярность раствора уменьшилась тоже в 5 раз

Тогда

СМ2(Nа2СО3) = СМ1(Nа2СО3)/5 = 0,05/5 = 0,01 M.

1. Определение степени гидролиза соли после разбавления ее водой

рн

2. Расчет рН2 раствора соли Nа2СО3 после разбавления ее водой

Так как гидролиз соли Nа2СО3 протекает с выделением ОН - ионов, то рассчитаем [OH]:

[OH]2 = h · CM = (1,48 · 10–3)·(0,01) = 1,48 · 10–5 моль/дм3;
рОН2 = -lg[OH]2 = -lg1,48 · 10–5 = 5 - 0,17 = 4,83;
pH2 = 14 - pOH = 14 - 4,83 = 9,17.

Ответ: рН1 = 9,52; h1 = 0,066%;  h2 = 0,148%; рН2 = 9,17.
 


Задача 100. 
Вычислите рН и степень гидролиза соли в 0,05 М растворе Nа2СО3. Чему будет равен рН, если раствор разбавить водой в 10 раз? 
Решение:
KD2О) = 1,00 · 10–14;
KD12СО3) = 4,50 · 10–7;
СМ1(Nа2СО3) = 0,05 М;
pH1 = ?
h1 = ?
pH2 = ?
h2 = ?

а) Вычисление рН и степени гидролиза соли Nа2СО3 до разбавления ее водой

1. Расчет константы гидролиза соли

2СО3 - соль сильного основания и слабой двухосновной кислоты, поэтому гидролиз, в основном, проходит в одну ступень (1-я ступень) по аниону:

СО32– + H2O = НСО3 + OH

Константа гидролиза определяется константой диссоциации по первой ступени образовавшейся кислоты Н2СО3 и определяется по формуле:

Kr = KD(H2O)/KD(кислота)

Тогда

Kr = KD(H2O)/KD12СО3) = (1 · 10–14)/(4,50 · 10–7) = 2,2 · 10–8

2. Определение степени гидролиза соли до разбавления ее водой

Степень гидролиза определяется по формуле:

рн

3. Расчет рН1 раствора соли Nа2СО3 до разбавления 

Так как гидролиз соли Nа2СОпротекает с выделением ОН - ионов, то рассчитаем [OH]:

[OH]1 = h · CM = (6,6 · 10–4)·(0,05) = 3,3 · 10–5 моль/дм3;
рОН1 = -lg[OH]1 = -lg3,3 · 10–5 = 5 - 0,52 = 4,48;
pH1 = 14 - pOH = 14 - 4,48 = 9,52.

б) Вычисление рН и степени гидролиза соли Nа2СО3 после разбавления ее водой

Так как раствор соли разбавили водой в 10 раз, то и молярность раствора уменьшилась тоже в 10 раз

Тогда

СМ2(Nа2СО3) = СМ1(Nа2СО3)/5 = 0,05/10 = 0,005 M.

1. Определение степени гидролиза соли после разбавления ее водой

рн

2. Расчет рН2 раствора соли Nа2СО3 после разбавления ее водой

Так как гидролиз соли Nа2СО3 протекает с выделением ОН - ионов, то рассчитаем [OH]:

[OH]2 = h · CM = (2,1 · 10–5)·(0,005) = 1,05 · 10–7 моль/дм3;
рОН2 = -lg[OH]2 = -lg1,05 · 10–7 = 7 - 0,02 = 6,98;
pH2 = 14 - pOH = 14 - 6,98 = 7,02.

Ответ: рН1 = 9,52; h1 = 0,066%;  h2 = 1,05 · 10–3%; рН2 = 7,02.