Как правильно рассчитать концентрацию ионов водорода и рН в растворе серной кислоты


Задача 101. 
Вычислите [Н+] и рН 0,01 М и 0,05 Н растворов Н2SO4
Решение:
CM2SO4) = 0,01 М;
CH2SO4) = 0,05 М;
a) Вычисление [Н+] и рН 0,01 М раствора Н2SO4

Так как Н2SO4 двухосновная кислота и является сильным электролитом, то концентрация ионов водорода будет равна удвоенному значению ее молярности.

+] = 2СМ2SO4) = (2 · 0,01) = 2 · 10-2 моль/дм3;
рН = -lg[Н+] = -lg2 · 10-2 = 2 -  lg2 = 2 - 0,30 = 1,70.

б) Вычисление [Н+] и рН 0,05 Н раствора Н2SO4

Так как Н2SO4 двухосновная кислота и является сильным электролитом, то концентрация ионов водорода будет равна ее нормальности.

+] = СН2SO4) = (1 · 0,05) = 5 · 10-2 моль/дм3;
рН = -lg[Н+] = -lg5 · 10-2 = 2 -  lg5 = 2 - 0,70 = 1,30.

Ответ: а) [Н+] = 2 · 10–2 моль/дм3; рН = 1,70; б) [Н+] = 5 · 10–2 моль/дм3; рН = 1,30. 
 


Задача 102. 
Вычислите [Н+] и рН раствора Н2SO4 с массовой долей кислоты 0,5% (р = 1,00 г/см3). 
Решение:
М(Н2SO4) = 98 г/моль;
w% = 0,5% или 0,005;
р = 1,00 г/см3.

1. Рассчитаем молярность раствора кислоты

CM2SO4) = (w% · p · 1000)/М(Н2SO4) = (0,005 · 1,00 г/см3 · 1000 cм3)/98 г/моль = 0,05 M.

Так как Н2SO4 двухосновная кислота и является сильным электролитом, то концентрация ионов водорода будет равна удвоенному значению ее молярности.

+] = 2СМ2SO4) = (2 · 0,05) = 1 · 10-1 моль/дм3;
рН = -lg[Н+] = -lg1 · 10-1 = 1 -  lg2 = 1 - 0,00 = 1,00.

Ответ: [Н+] = 0,1 моль/дм3;рН =  1,00. 


Задача 103. 
Вычислите [Н+] и рН 0,5 М раствора гидроксида аммония. 
Решение:
КD(NH4OH) =  1,76 · 10–5;
CM(NH4OH) =  0,5 М.

Схема диссоциации NH4OH: 

NH4OH ⇔ NН4+ + OH  

Поскольку КD(NH4OH) << CM(NH4OH) так как (1,76 · 10–5) << 0,5, то можно считать, что равновесная концентрация недиссоциированного основания равна его общей концентрации:  СМ(NH4OH) = 0,5 моль/дм3

Для слабых оснований [H+] вычисляют по формуле:

рн

рН = -lg[Н+] = -lg3,37 · 10-12 = 12 -  lg3,37 = 12 - 0,53 = 11,47.


Ответ:  +] = 3,37 · 10–12 моль/дм3;рН = 11,47.