Ю.А. Золотов - Основы аналитической химии (задачи и вопросы) (PDF), страница 10

Рассчитайте РН этавольного раствора уксусной кислоты: сил= 0,0100 М, РК,=10,3. Решелие. Кислотно-основная реакпаи протекает согласно уравнению СНзСООН+СгНзОН-СНзСОО +С2НзОНз По формуле (2.21) РН РС2НЗОН,+ 1/2(РКе+рец,Д= 1)2(!0,3+ 2 О) = 6,15. Пример 3. Рассчптыпе РН раствора пврвдава Сзнз)4 в безводной уксусной кислотю св 0,0100 М, РК =83, РКан =14,4. Реиение. Кислотно-основная реакцая протекает согласно уравнению Сзн зН+СНзСООН = Сзн2)ен+ + СНзСОО По формуле (2.22) РН =рсязСООН+ ркян — Ц2(ркь+ рта). Поскольку РКз Р)зен-рК„то, следовательно, 1 1 1 1 РН= РКнз+ РКа — -Рса -(144+8,3-~0) 1035.

2 2 2 2 НСООН+НСООН НСООН~~+НСОО К,„=(НСООН, ЦНСОО-) Отсюда находим -Е,з Кян Р(СОО )= = =10 ' н 0,0!995 М. (НСООН+) 10 з В 200 мл веобаодвмо добааать 001995'02'68=0,2713 г. Пример 5. Рассчитайте РН 1,0.10 ~ М водного раствора гидроксиламана ХН20Н. РКь=8.05. Решение. Кислотно-основная реакцви а воде протекает согласно уравнению ХН2ОН4Н О ) язон~~+Он По формуле (2.26) Пример 4. Сколько зреммов твердого формвата натрия необяодамо добавать к 200,0 мл безводной муравьиной кислоты (РКян 6,7), чтобы РН полученного раствора составил 5,07 Мол. масса (НСООХа) 68. Решение.

Запюпем реакцвю автопротолвэа мураеьвной кислоты Кв ]НзО ]« чгКзсв+кзг РН РКзг+1/2)8(Кзсв+Кзг) ° 14Ь1/218(9,6 1О е'1О ~+10 зе)«7,98. В водных растворах амфолитов, т. е. частиц, способных отдавать и принимать протоны, протекают кислотно-основные реакции НА +НгО НзО+ +Аг НА +НзО+ иНгА+НгО Концентрацию [Н,О+] рассчитывают по формуле К л (К д]НА ]+Кв] К.,+]НА-] [2.27) [Н,О ]=,/КА,. (2.28) Пример 6.

Ра«ссчвтаате РН 0,0100 М водного раствора двгварофосфата ватрвя; дла НзРОе РК з =2 15. РК г = 7*21. РК з 12 30. Решение. )запвгпем авслотво-освоввьш равновесна в Растворе НгРО +НгО НРОг +НзО+ НгРО +НзО НзРО4+НгО учитывая, что К з сн,гг,;, расчет (НзОч] следует проводвть по формуле КезК~г]НА ] ]7,1 10 з 62.10 а.10 * к.,+]нА-] 4 7,1 ю-+ю- л 1,б 10 з; РН«4,79, Првмер 7. Рассчитайте РН 0,0100 М водного раствора СНзСООХН4', РКсн,соов «4,76, РКнн( 9,24. Решение. Напвпмм авслотво-освоевьш равновесна е растворе ХН,++НгО=ХНз+Нзо' СН,СОО-+Н,О =СН,СООН+Н,О В данном случае РК, ~ 18 сна, следовательно по формуле (2.28) 1 1 РН = (РКсн соон+ РКггн ) = — (4,76+9,24) = 7,0.

3 2 56 Если К„г и К г различаютсд так, что [НгА] и [Аг ] к[НА ], и если пренебречь автопротолизом, то при Кез «сна- Пример 8. Рассчвтаязе РН аошшто раствора зилрофосфаза аммонал; дкя Н РО„ РК„» 2.15, РК г = 7.21. РК,з 1ХЗО' рКнвг 9 24. Решеяие. Напишем кислотно-основные равновесна в растворе (ЧН« +НгО НзО +ИНз НРО« +НзО+ НгРО +Н»О НРОз-+НА)-РОз-+Н»О« Численные значения РК, г и РКнаг отличаютса на несколько порядков от РК з, следовательно, РН раствора будет ооределатьск талыш первым в вторым раановесняме: РН =1Д(РК«г+РКнн') 1/2182 =1/2(7,21+9 24) — 1/218 2=8 07.

[БНД = (2.29) Для смеси оснований В» и Вг с концентрациями с, и сг значение (БНг ] находят по формуле (БНД = ч/Кь в с» + Кь в сг+ К5я (2.30) Пример 9. Рассчитайте величину (НзО+) в водном растворе смесв уксусвоа (НА») и муравьиной (НАг) кислот с концентрациями с»=0,1000 М и сг 0,1000 М; К«З»а, 1,74'1О з вК р,~, 1,8 10 «. Ремезме. Константа аатооротолвза К»к«иК,,на, в Кевли следовательно, (Нзо+) =ч/К ~,с»+Кена сг.

)Н»О+)=ч/1,74 1О з 1О '+1,8 10 «10 *=1,88 10 з; рН=7„7З, Буферные растворы. В растворе, содержащем сопряженную кислотно-основную пару, устанавливается равновесие: НА+Н,О Н»О++А А +Н,О НА+ОН Расчет рН буферных растворов проводят по формуле 57 В смеси кислот (оснований) устанавливаются сложные равновесия: кислоты (основания) взаимно подавляют диссоциацию друг друга и растворителя, причем диссоциация каждого компонента зависит от силы и концентрации нсех компонентов смеси. Дли смеси кислот НА» и НАг с концентрациями с, и сг значение (БНг+] рассчитывают по формуле рн=рК,+)й — '-.

соеь (2З1) Каждый буферный распюр карактеризуетси буферной емкостью (и). Она определяетси числом молей эквивалентов сильной кислоть1 или основании, которые нужно добавить, чтобы изменить рН 1 л буферного раствора на единицу: Пс дс и= — — и и=--— (2Зг) прн брН Буферную емкость можно также рассчитать по следующим формулам: снасз; л=2,3 —, снл+са- (2.33) п=2,3(Н+1 (~а+(Н )~ (2.34) где се 4— - снл+са-. Прамер 10. Определите отвошевве мезгду аоличествамя ацетата натрия и уясусвой авслоты, иеобходвмое для приготовлешш водного ацетатпого буферного раствора с рН 6,007 рК,сн,ооон 4 76. Решение. По формуле 12.31) лен,соо .

рН рК+18 — ' лсн ооон лсн 3 с оп 18 = 6,00 — 4,76 = 1,24, лен,ооон лен зсоо = 17,38. лсн,ооон НОэз +НЗО Н2СОЗ+Н2О получаем буферный раствор НзСОз+НСО с ковцеатрацией 1НзСОз)=0,0250 М в (НСО ) =0,0250 М; общий обеем раствора 40,0 мл. Отсюда (НСО ) РН=РК, ~+18- ---- — — =РК, з=6 35.

(н со) На яаидый моль уасусвой явслоты следует взять 17,38 моль ацегата ватрвл. Првмер 11. рассчитайте рН раствора, полученного смешением 20,0 мл 0,0500 М раствора НО и 20,0 мл 0,1000 М раствора ИаНСОь длл НзСОз рКдз =6,35, рК..з= 10.32. Решенье. После смешелаа в результате реахцвв Пример 12. Какой состав карбоватного буферного раствора способен обеспечить пастаквстао рН 10,00~0,05 при добавлении к 200,0 мл этого раствора 0,0050 моль сильного ословаввк илв кислоты? Длл НгСОз р«е,~ 6,35. РК г 10.32.

Решение. Так как к 200,0 ма было добавлено 5 1О з моль, то к 1000,0 мл вувво добавить 2,5 10 ' моль. Па формуле (2.32) Лс 2,5'1О * к= Лрн 510* Использук формулу (234) в счвтак, что при рН 10,00 буферный раствор имеет состав НСО + СО', рассчитаем сг Ь по формуле (2.34) «.~езе[Н ) («аз+[И ]) к 0,5(48'10 'з+10 зс)* сете = (Кег+ [Н'))* — 0,9920 М. 2,ЗК [Н+] 2,З'4,8'Ю 'Ю ' По формуле (2.31) [СО* ) [НСО ] [СОз ) 18 =рН вЂ” рК э=10 — 10,32= — 0,32, [НСО ] [СО' ) 0,4786. [НСО ) Отсюда [НСО1 0 6709 М и [СО, '] 0,9920 — 0,6209=0,3211 М.

Пример 13. Рассчвтайте интервал взменевва рН буферного раствора 0,4000 М по ХаНСОз и 0,5000 М по Ха~СОз, если к 100,0 мл этого раствора добавили: а) 10,00 ммоль НС1; б) 40,00 ммоль )чаОН. 0,0100 Решение. а) Рассчитаем сны = — = 0,1000 М. 0,10 По формуле (2.33) снсо;ась- 0,4000 0,5000 к=2,3 — ' — '=2,3 — = 0,51. снсо;+ссоз- 0,4000+0,5000 По формуле (2.32) рассчитаем бс 010 ЛрН= — - — '=0,196=ОЗ). к 0,51 Эту задачу монна репшть, не првбегак к расчету буферной емкоств. В всходвом ,застаоре зваченве РН раааа [СОз ) 05000 РН мр«аз+18 — - = 10 32+)8 — = 10 42.

[НСОз ) 0 4000 59 После добавленнк 0,1000 М НС1 концентрации 1НСОл) О.ШО М 1СОле 1 =0,4000 М, следовательно 0,4000 рН=!0,32+18 10,22. 0,5000 Отсюда ЬРН 0,20. 40'10 е б) Рассчитаем сььон 0,4000 М. 1 10 После добавлении 0,4000 М 1чаОН весь ИвНСОл переходит в ХатСОь, н обпнх концентрации ХалСОл в растворе равна 0,9000 М. В растворе уствиевливаетсе равновесие СО*, +НхО=НСО, +ОН Кв 10 '~ «ь= = =2,08'10 ь.

К.„ 4,8 )Ос М !2,08'10 ~ е,% / 100 1,52. 0,9 Так как и < 5%, рН раствора вмчвалжм по формуле Д.21) РН р«р )Яр«а+ров) =14 ОО 1ЯЗ 68+ 0 046) =1~1 4. В исходном растворе рН 10,42, следовательно, ЬрН 12,14 — 10,42=1,72. Задачм 1. Рассчитайте рН 1,0 10 е М дегазированного водного раствора уксусной кислоты. Ответ: рН 5,99. 2. Рассчитайте рН 0,1000 М водного раствора Ха,Сг04. Ответ: рН 9,75. 3. Рассчитайте рН 0,1000 М водного раствора Ха,ТеО,.

Ответ: рН 10,37. 4. Рассчитайте рН 0,0250 М водного раствора дизтиламина (СлНЙХН. Ответ: рН 11,69. 5. Рассчитайте рН О,!000 М водного раствора тиомочевины БС()ЧНл),. Ответ: рН 7,52. б. Рассчитайте рН 0,0100 М водного раствора трнэтаноламина Х(С,Н„ОН)в Отвеив рН9,88. 7. Рассчитайте рН 0,0100 М водного раствора гуанидина (НлХ)лС)ь)Н. Ответ: рН 11,99. 8. Рассчитайте рН 0,0500 М водного раствора хлорида аннлинни С,Н,)ь)Н,С1.

Ответ: РН 2,96. 9. Рассчитайте рН 0,1000 М водного раствора тиоциановой кислоты. Ответ: рН 1,17. 10. Рассчитайте РН водного раствора галловой кислоты С,Н,(ОН)зСООН с общей концентрацией: а) 0,0500 М; б) 1,0 Ю я М; в) 2,0' 10 т М. Ответ: рН а) 2,85; б) 4,33; в) 6,62. 11. Рассчитайте рН водного раствора: а) 0,1000 М триметиламина; б) О,!000 М хлорида тримегиламмония; в) 5,0'10 ~ М хлорида триметиламмоння.

Оживет: рН а) 11,41; б) 5,40; в) 6,88. 12. Рассчитайте рН водного раствора, содержицего в 500 мл 4,1 г ацетата натрия. Ответ: рН 8,88. 13. Рассчитайте рН раствора, полученного смешением равных объемов 0,1000 М раствора мллоновой кислоты НООССН,СООН и 0,2000 М раствора ХаОН. Ошеет: рН 9,18. 14. Рассчитайте рН водного раствора, содержащего: а) 0,0500 М ацетата пнридиння; б) смесь 0,0100 М хлорида пиридяния н О,!000 М ацетата нагрея.

Ответ: рН а) 4,97; б) 5,71. 15. Рассчитайте рН водного раствора с 0,0100 М концентрацией растворенного вещества: а) фосфорной кислоты; б) дигидрофосфата натрия; в) гидрофосфата натрия; г) тринатрийфосфата. Охает: а) 2,30; б) 4,68; в) 9,75; г) 12,00. 16. Рассчитайте рН водного раствора, содержащего 0,0100 М НС! и 0,0!00 М бензойную кислоту НСгН~Оь Отвеле рН 2,00. 17. Рассчитайте рН водного раствора, содержащего 0,0010 М НС1 и 0,1000 М малеиновую кислоту НООССН = СНСООН. Ответ: рН 1,96.