В.П. Васильев - Сборник вопросов и задач по аналитической химии, страница 2

Написать уравнение химической реакции (равновесия) в ионяой форме. 2. Записать выражение константы равновесия н найти ее численное значение (например, по справочнику Ю. Ю. Лурье). 3. Обозначить равновесные концентрации реагирующих веществ, причем через х рекомендуется обозначить наименьшую равновесную концентрацию, и записать их под химическими формулами веществ в уравнении реакции. 4. Подставить равновесные концентрации в выражение для константы равновесия и произвести возможные упрощения. 5. Выпо,явить расчет.

Пример 1. Вычислить концентрацию пролуитов ступенчатой аиссоциация в О,! М НзРОс. Рассчитать степень лнссоциацин НзР04 в этом растворе. Р е ш е и и е. Ступенчатая диссоциация фосфорной кислоты (! ступень) Нзр044. Нч + Неро, оа — х к к (П ступень) НаРО ~~Н++ НРОз (!П ступень) НРО~~ 'Н++ Розе характеризуется следующими константами диссоциации. [н+] Нзроа ] (Н+] НР04 ] ]НРО] ' ' ]Нзрс 1 (Н+] 1„Ро~-] ] НРОз4-~ Значения К, и 1(з различаются примерно в 104 раз, поэтому концентрацию ионов водорода можно вычислить с учетом циссоциации НзРО, только по первой ступени.

Такое допущение не вызы. вает существенных погрешностей, если К1 многоосновной кислоты превышает К, примерно в ! 000 и более раз. Равновесные концентрации указаны под уравнением цнссоцнацин фосфорной кислоты по 1 ступени Поцставим равновесные концентрации в выражение Ко хт Кг=- =7,6 1Π— з, 0,1 — х илн ха + 7,6 ° 10 — зх — 7,6.

10 — 4 = О. Решая кзалратное уравнение, получаем 7,6 10 — 4 т (7,6 10 — з)з х = (Н+] = — ' + 1 г' ! 7 6.10 — з.10-4— ~/ = 2,4 10-х г-ион/л. а о э Если кислота очень слабаЯ, то ггН+] (б Сна и Сна — 41Н+] — Сна, Равновесную концентрацию попов Н+ в таких растворах следует вычислять по формуле (Н+] == Р Кило„„. Такое допущеиие вполне аправдаио для кислот с рК- 4 (при условии, что Сца ",>Кна). Концентрация иона Нзр04 практпчески определяется лнссациацкей НзРО, по 1 ступени Следовагсльиа, [Нзр04 ~ =. [Н+] = 2,40 10-з г-иои(л. Зиачеиия Кз и Кз различаются в 10' раз, поэтому пахадии коипеотрацию иова НР0~4, учитывая дигсоциацпю кислоты только па 1! ступени: [ ),Р0„1 [НР04 1 Кз + =- Кт =-б,2 10-а г-иои(л.

Коицеятрацпя авиона, образующегося а результата дисс ~циацзи слабой каслоты Нзд па 11 ступеия, щслеипо равна Кь т. е (Аз — ] —. )ьнба Это палокчеипе является общим для большинства миогоосиовяых кислот; Нзб, НзСОз, НзСзО,ь НзРО; п др. Зная равновесные коицеитрацои попов Р!+ и НР04, вычисз— ляем коицеитрацию иова Р04 [НР04 1 4,'2 10 ~з 6,2.10 — з [Р04 1 Аз 1 1'10 Иг нон(л (Не) 2,4.10 — з По равиовесиым коицептрацаям продук1ов диссоциация НзРО, находим степень диссоцпацяи (а) НзРОз до всем трем ступеиям: [Нзроч 1 2,4.10- з а! = , = == 0,24, плп 24'„; С», О,! [НР04 ~ 6,2. 10 а ан =- — = — ' = 2,88.10-з, или 2,88 10 — !%; [НзР04 ~ 2,4 1Π— з [РС!4 1 1, ! 10 .зв "!и = . =-. 1,77 10' н, ели 1,77 10-зь;.

[НРО,! 1 б,2 10 — в В растворах, где (Н'] "Сна, велпчщш гг машет быть опреде. лена па уравнению г ь (Н+) 1 КгзаСна Кнь Отсюда ь Кна = ц(!аСна Пример 2 Сколько граммов тв рдого формиата натрия НСОО)(а надо добавить к 100 чл 0,2 01 НС!. чтобы голу !ить Пуфераьш раствор с рН 4,3. Р е ш е н н е. Пря добавлении достаточного количества формиата натрия соляная кислота пуактнческя полностью замещается муравьиной, так чтоСнсоон — --Сне, — — 0,2 моль/л. диссоциация муравьиной кислоты НСООН -а- Н+ + НСОО- 0 2 — 5 1О з 5 10 з 5 1О з+Снсаоьз характеризуется константой диссоциации !1СООН: [Н+] [НСОΠ— ) Кнсоон = [НСООн] — 1,8'О ' Равновесная концентрация ионов Н+ в растворе с рн 4,8 равна 5 10-' г-ион/л.

При действии одноименного формиат-иона диссоциация муравьиной кислоты резко уменьшится. Следовательно, [НСООН]=0,2 — 5 1О-'=0.2 моль/л н [НСОО-]=5 ° 10-'+ + С нсооне = Снсооне. Подставляем равновесные концентрации в выражение Кнсоон: Снсоона 1,8 10 — 4= 0,2 отсюда Снсоонз = О 72 моль/л Общая концентрация добавленного формната натрии, т. е. израсходованного на реакцию с соляной кислотой н вошедшего в состав буферной смеси, составляет 0,2+0,72=0,92 моль/л. Масса добавленного НСОО]ча равна 0,92 — 100 68,0 = 6,2 г/100 мл, 1000 где 68,0 — молекулярный вес НСОО!аа. Задачи 1. Вычислить и сравнить РН растворов: 1) 0,1 М НС1 и 0,1М СНзСООН; 2) 5'/е-ного раствора НС! и 5%нчего раствора СНзСООН; 3) растворов, содержащих 7 г/л НС! и 7 г/л СНзСООН соответственно.

2. Вычислить концентрацию ионов НСОΠ—, Н+ и рН в: 1) 0,03М НСООН; 2) 5о/о-ном растворе НСООН; 3) в растворе, содержащем 4,6 г/л НСООН. 10 3. Вычислить концентрацию ионов ОН-, Н+ и рН в: 1) 0,01М ХН,ОН; 2) 0,1'й-ном растворе ОН!ОН. 4. Указать примерное значение рН, если в присутствии фенолфталеина раствор бесцветен, а при добавлении розоловой кислоты становится красным. 6.

Указать примерное значение рН, если при введении бромкрезолового пурпурного раствор становится желтым, а добавление конго красного приводит к окрашиванию раствора в красный цвет. 6. Указать примерное значение рН, если при введении и-нитрофенола раствор бесцветен, а прн добавлении бромкрезолового синего окрашивается в синий цвет.

7. Вычислить концентрацию ионов Н" и рН в 001М НзБе. 8. Вычислить концентрацию ионов.Н+, НЯО! и ВО! в 0,2М Н,БО,. 9. Вычислить концентрацшо ионов водорода и салицилат-ионов,в 0,001М салнциловой кислоте. 1О. Вычислить концентрацию ионов Н',НЯО! и ЯО! 0,2М Н,БО,. 11. Вычислить концентрацию ионов Н+ и рН в 0,1М Н,РОе 12. Вычислить ковцентрацию ионов НРО! и РО! в О,ЛМ Н,РО,. 13.

Вычислить концентрацию ионов Н+, НзАзО! и НАзО! в 0,1М НзАзО,. 14. Вычислить концентрацию ионов АзО, 'в 0,!М Н,Азо,. 15. При какой концентрации СН,СООН днссоциирована на 30$>? 16. При какой концентрации НСООН диссоцнирована на 50%? 17. Концентрация ионов Н- в растворе СПзСООН 10 " г-ион~л. Вычислить молярность атой кислоты. 18. Вычислить молярность раствора НСООН, имеющего рН 3,0. 19.

Вычислить молярность раствора НСг), имаощего рН 5,0. 20. Вычислить молярность раствора триэтаноламина, имеющего рН 1О, О. 21. При какой концентрации )чзН! в растворе диссоциирован на 0,23та? 22. Концентрация ионов Н+ в 0,1 М СНзСООН 1,3 ° 10 — з г-ион/л. Вычислить константу н степень днссоциации кислоты. 23. Вычислить константу диссоциации НСООН, если рН 0,04 М раствора ее 2,5?.

24. Вычислить константу диссоциацни НСООН, если в 0,45'/з-ном растворе она днссоцнирована на 4,2з/з. 25. Рассчитать константу диссоциацнн НХз, если в 0,2 М растворе она диссоциирована на 1,0з/з? 26. Вычислить константу диссоцнацни ХНз, если степень днссоцнации его в 0,3 М растворе составляет 0,77з/з. 27. Вычислить константу диссоциации диметиламина, если в 0,2М растворе он диссоцинрован на 7„42'/,. 28. Концентрация ионов ОН- в 0,5М растворе гидразина 7 10-" г-нон/л.

Вычислить его константу диссоциации. 29. При каком рН следует насыщать раствор сероводородом (Сн,а=0,1 моль/л), чтобы концентрация иона 5з составляла: 1) 2 10 †" г-ион/л; 2) 5 10-" г-ион/л; 3) 4.10-'з г-ион/л; 4) 5 10 †" г-ион/л; 5) 3.10 †' г-ион/л? 30. Вычислить концентрацию иона 5'- в насыщенном растворе НзБ !Сн,з =0,1 моль/л), содержащем: 1) 0,2 М СНзСООН+0,1 М СНзСООХа; 2) 0,1 М НСООН+ +0,2 М НСООХа; 3) 0,5 М ХаНСОз+0,2 М ХазСОз, 4) 0,1 М ХНз+0,5 М ХНзС1; 5) 0„1 М ХаНзРО,+ +0,1 М ХазНРОь 3!.

Вычислить концентрацию ацетат-ионов и степень диссоциации СНзСООН, если к 1 М СНзСООН прибавили НС! до рН 0,8. 32. Вычислить концентрацию анионов н степень диссоциации НСООН, если к 40 мл 0,2з/з-ного раствора НСООН прибавили 30 мл 2з/з-ного раствора НС!. 33. Вычислить концентрацию ионов аммония и степень диссоциации ХНз, если к 0,1 М ХНз прибавили ХаОН до рН 12,5.

34. Вычислить степень диссоциации триэтаноламина, если к 0,1 М раствору его прибавили ХаОН до рН 11,5. 35. Вычислить степень диссоциации в растворе, полученном при смешении 70 мл О,!'/з-ного раствора ХзНь 20 мл 0,1з/з-ного раствора его хлористоводородной соли и 10 мл воды. 36. Как изменится рН и степень диссоциации СНзСООН в 0,2М растворе, если к 100 мл этого раствора прибавили 30 мл 0,3 М СНзСООХа? зг 37. Как изменится рН и степень диссоциации 1'/,-ного раствора НСООН, если к 230 мл этого раствора прибавить 540 мл 0,57а-ного раствора НСООК? 38. Как изменится рН и степень диссоциации 27ц-ного раствора СНтС!СООН, если к 80 мл этого раствора прибавить 50 мл 3в/в-ного раствора СНаС1СООХа? 39.

Определить степень диссоциации 10-'М метилового оранжевого в растворе, содержащем: 1) 0,01 моль/л НС1; 2) О,! моль/л СНзСООН+0,1 моль/л СНзСООХа. Указать окраску каждого раствора. 40. Определить степень диссоциации 4 10-'М бромфенолового синего в растворе, содержащем: 1) 0,2 моль/л НСООН+2 моль/л НСООМа; 2) 0,001 моль/л НС!Оь Указать цвет каждого раствора.

4!. Определить степень диссоциация 10-'М метилового красного в растворе, содержащем: !) 0,05 моль/л ,НС!; 2) 0,001 моль/л НСН. Указать цвет каждого раствора. 42. Определить степень диссоциации 5. 10-'М фенолфталеина в растворе, содержащем: !) 0,01 моль/л 5!аОН; 2) 0,1 моль/л ХНм Указать окраску каждого раствора. 43. Определить степень диссоциапии 10-'М тимолового синего в растворе, содержащем: 1) 2 моль/л МНз+ +0,2 моль/л ХН~С1; 2) 0,001 моль/л ХаОН. Указать цвет каждого раствора.

44. Рассчитать рН полученного раствора, если к !00 мл 0,0375 М С1!зСООН прибавили 0,102 г СНзСООХа. 45, Вычислить концентрацию ионов Н~, ОН- и рН раствора, полученного смешением 25 мл 0,2 М СНзСООН и 15 мл 0,1 М СНзСОО)та. 46. Вычислить рН полученного раствора, если в 1 л воды содержится 60,05 г СНзСООН и 82,03 г СНзСООХа. 47.

Вычислить концентрацию ионов Н+, ОН и рН раствора, полученного смешением !5 мл 0,1 М НСООН и 12 мл 0,2 М НСОО!ча. 48. Вычислить рН раствора, если к 2 л воды прибавили 23 г НСООН н 21 г НСООК. 49. Вычислить рН раствора, полученного при смешении: 13 1) 50 мл 0,1 М КНаРОа и 25 мл 0,2 М КаНРОа4 2) 30мл0,1М Ха,СО, и 15 мл 0,1М ХаНСОа, 3) 70мл 0,2М КН,С!1* и 30 мл 0,1М КлНС11; 4) 30мл 0,2М КНлРОа и 10 мл 0,1МНС1; 5) 210 мл 0,1 М ХааСОа и 90 мл 0,1 М НС1; 5) 50 мл 0,15 М КаНРОа и 45 мл 0,3 М НС1; 7) 30 мл 0,1 М КНаРОа и 25 мл 0,2 М КОН; 8) 40 мл 0,2М КНлРО, и 10мл 0,2М КОН.

50. В 100 мл воды растворили 0,34 г трилона Б (ХаэНаЭДТЛ 2НлО) ** и добавили 10 мл 005М НХОа. Вычислить рН раствора. 51. В 100 мл воды растворили 0,34 г трилона Б и добавили 10 мл 0,05М ХаОН. Вычислить рН раствора. 52. Вычислить рН раствора, полученного смешением: 1) 20 мл 0,02 М трилона Б и 30 мл 0,01М НС1; 2) 40 мл 0,02 М трилона Б и 10 мл 0,01 М ХаОН. 53.

Сколько миллилитров 0,2 М ХаОН надо прибавить к 40 мл 0,1 М НэС11, чтобы получить раствор с рН 3,0? 54. Сколько миллилитров 0,4%-ного раствора ХаОН надо прибавить к 23,0 мл 0,2М НэРОь чтобы получить раствор с рН 2,3? 55. Сколько граммов ХаОН надо растворить в 100 мл 0,1 М ХаНСОэ, чтобы получить раствор с рН 10,0? 56. Сколько граммов ХаНСОэ надо растворить в 30 мл 1оуо-ного раствора ХаОН, чтобы получить раствор с рН 030? 57.

Сколько миллилитров 0,2 М НС! надо прибавить к 50 мл 0,1 М ХааСО,, чтобы получить раствор с рН 10,5? 58. Сколько граммов ХалСОэ надо растворить в 200 мл 0,!М НС1, чтобы получить раствор с рН 10,5? 59. Сколько граммов ХааРОс надо растворить в 250,мл 0,1М НС!, чтобы получить раствор с рН 12,0? 60. Сколько миллилитров 0,1М НС1 надо прибавить к 40 мл 0,1 М КэРОь чтобы получить раствор с рН 12,0? 61. Сколько миллилитров 0,2 М НС! надо добавить к 20 мл 0,2 М КНаРОь чтобы получить раствор с рН 3,0? 62. Сколько граммов КНаРО, надо растворить в 100 мл 0,1М НС1, чтобы получить раствор с рН2,5? 63.