Е.Н. Дорохова, Г.В. Прохорова - Задачи и вопросы по аналитической химии (1037702), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Найдем условия, при которых буферная емкостьмаксимальна. Для этого продифференцируем выражение(2-18) по рН и приравняем производную нулюcbrdpHd(pH)2рН+]2 - 2(ЩА + [H])^ H y[Hj}Отсюда [Н + ] = КцА и, следовательно, СНА = сд-.Используя формулы (2-19) и (2-21), получаем, что= 2.303^ - 0.58 С4748Глава 2. Кислотно-основные: реакцииРасчет рН смесей кислот или оснований. Пусть в растворе содержатся две кислоты НА] и НАг- Если одна кислота намногосильнее другой, то почти всегда присутствием более слабойкислоты можно пренебречь, так как ее диссоциация подавлена.
В противном случае- необходимо учитывать диссоциациюобеих кислот.Если HAi и НА<2 не слишком слабые кислоты, то пренебрегая автопротолизом воды, уравнение электронейтральности можно записать в виде:+[НзО ] = [АГ] + [A.J]Найдем равновесные концентрации А^ и А^~ из выраженийдля констант диссоциации НА] и[ A l JgflHAx];~[Н+]Подставим полученные выражения в уравнение электронейтральности+LJ^[HAi][Н+]После преобразования получаемЕсли степень диссоциации кислот не превышает 5%, тоДля смеси из п кислотcl + K?C2 + --- + K<lcn(2-20)Аналогично для смеси одноосновных основанийс\ , с2К.2а\ К?11Y(2-21)Задачи49где К{1 и К<2 — константы диссоциации сопряженных кислот.На практике чаще, пожалуй, встречаются ситуации, когда одна (одно) из присутствующих в смеси кислот (оснований) подавляет диссоциацию других и поэтому для расчетарН можно учесть диссоциацию только этой кислоты (этогооснования), а диссоциацией остальных пренебречь.
Но могутвстретиться и другие ситуации.22. Рассчитайте рН смеси, в которой общие концентрации бензойной и аминобензойной кислот равны соответственно 0.200 и 0.020 М.ПРИМЕРРешение. Хотя величины констант диссоциации бензойной(Ка = 1.62 • 10~б, обозначим К\) и аминобензойной (Ка =1.10 • 10~5, обозначим K<i) кислот различаются почти надва порядка, из-за довольно большого различия концентраций кислот здесь необходимо учесть диссоциацию обеих кислот. Поэтому по формуле (2-20) находим= л/1.62 • Ю- 6 • 2.00 • Ю- 1 + 1.10 • 10~5 • 2.0 • 10~2 == 7.35 • 10~4МрН = 3.13Задачи1. Рассчитайте рН:а) 0.01 М раствора уксусной кислоты;б) 0.20 М раствора бензойной кислоты;в) 1.00 М раствора муравьиной кислоты;г) 0.01 М раствора муравьиной кислоты.2. Рассчитайте рН:а) 0.10 М раствора сернистой кислоты;б) 0.10 М раствора мышьяковой кислоты;в) 0.0010 М раствора мышьяковистой кислоты;г) 0.010 М раствора пероксида водорода.3.
Рассчитайте рН 0.20 М раствора хлорида аммония.4. Рассчитайте рН 0.10 М раствора нитрата метиламмония.5. Рассчитайте рН 0.10 М раствора хлорида анилиния.6. Рассчитайте рН насыщенного водного раствора углекислого газа, если его растворимость при 20°С составляет 2.2 г/л.7. Рассчитайте рН раствора, содержащего 3 т/л борной кислоты.50Глава 2.
Кислотно-основные реакции8. Рассчитайте рН 0.0100 М водных растворов:а) фосфорной кислоты;б) дигидрофосфата натрия;в) гидрофосфата натрия;г) фосфата натрия.9. Рассчитайте равновесные концентрации иона гидроксония, гидротартрата и тартрата в 0.10 М растворе винной кислоты.10. Рассчитайте концентрацию уксусной кислоты в винном уксусе(рН 2.80), полагая, что кислотность определяется только уксусной кислотой.11. Имеется образец лимонного сока с рН 2,00. Рассчитайте общуюконцентрацию лимонной кислоты, полагая, что только она создает кислотность сока.12. Рассчитайте рН раствора 0.020 М раствора ацетата натрия.13.
Рассчитайте рН 0.2 М раствора пиридина.14. Рассчитайте рН 0.02 М раствора диэтиламина.15. Рассчитайте рН 1.0 М раствора мочевины.16. Рассчитайте рН 0.10 М раствора гидроксида бария.17. Рассчитайте рН раствора, содержащего 0.2000 г гидразина в100 мл воды.18. Рассчитайте рН раствора, содержащего 5.0 г/л гидроксиламина.19. Рассчитайте рН 2 • 10~~4 М раствора гидроксида кальция.20. Рассчитайте рН 0.010 М раствора гидрокарбоната натрия.21. Рассчитайте рН 0.010 М раствора цианида аммония.22. Рассчитайте рН 1 М раствора сульфида аммония.23.
Рассчитайте рН 0.050 М раствора гидрофосфата натрия.24. Рассчитайте рН 0.20 М раствора дигидрофосфата натрия.25. Рассчитайте рН 0.10 М раствора гидроарсената натрия.26. Рассчитайте рН раствора, содержащего 0.1 М уксусной кислотыи 0.2 М ацетата натрия.27. Каков состав аммиачного буфера, способного поддержать рН9.25 ± 0.05 при добавлении к 1 л этого буферного раствора25 ммоль NaOH или НС1?28. Рассчитайте, как изменится рН, если к 100.0 мл 0.10 М аммиачного буферного раствора добавить 10.0 мл 0.10 М солянойкислоты.29. Рассчитайте соотношение молярных концентраций кислоты исопряженного основания в аммиачном буферном растворе с рН9.00.30. Как изменится рН 0.2 М раствора тетрабората натрия при добавлении к 250 мл этого буферного раствора: а) 100 ммоль НС1;б) 50 ммоль NaOH?Указание.
Раствор тетрабората натрия представляет собойсмесь кислоты и сопряженного основания: Е^О?" + 5Н2О ^51Задачи31. Рассчитайте, сколько граммов твердого гидроксида натриянужно добавить к 100.0 мл 0.10 М хлорида аммония, чтобыполученный буферный раствор имел рН 9.75? Чему равна буферная емкость этого раствора?32.
Рассчитайте рН раствора, приготовленного из:а) 200.0 мл 0.010 М фосфата натрия и 100.0 мл 0.020 М гидрофосфата натрия;б) 200.0 мл 0.020 М гидрофосфата натрия и 100.0 мл 0.020 Мдигидрофосфата натрия;в) 200.0 мл 0.020 М дигидрофосфата натрия и 100.0 мл 0.10 Мфосфорной кислоты.33.
Рассчитайте буферную емкость растворов, указанных в задаче32.34. Рассчитайте соотношение молярных концентраций гидрофосфата натрия и дигидрофосфата натрия в буферном растворес рН 7.20.35. Опишите приготовление 2.0 л буферного раствора с рН 5.00 из0.10 М раствора уксусной кислоты и 0.20 М раствора аммиака.36. Сколько граммов твердого ацетата натрия надо добавить к100.0 мл 0.10 М раствора уксусной кислоты, чтобы повыситьрН до 4.75.37. Напишите реакции автопротолиза:а) жидкого аммиака;б) безводной муравьиной кислоты;в) ледяной уксусной кислоты;г) этилового спирта;д) концентрированной серной кислоты.Расположите указанные растворители в ряд в порядке убывания кислотных свойств.38.
Чему равна константа автопротолиза воды при 90°С, есликонцентрация иона гидроксония в воде при этих условиях7.25 • Ю- 7 М?39. Рассчитайте рН 1.00 М раствора соляной кислоты в этаноле.40. Рассчитайте концентрацию иона NH.J в жидком аммиаке при-50°С.41. Рассчитайте рН раствора глицина.Указание. Аминокислоты в растворах существуют в видецвиттер-ионов, например для глицинаNH 2 CH 2 COOH ^Ш+СН2С0(ГПоскольку устанавливаются равновесия:NH+CH 2 COCr + Н 2 О ^± N H 2 C H 2 C O O " + Н 3 О+N H | C H 2 C O O " + Н 2 О ^ NH+CH_>COOH + ОН~то глицин можно рассматривать как амфолит.Глава 2.
Кислотно-основные реакцииКонтрольные вопросы1. Сформулируйте основные положения теории Аррениуса.2. Дайте определение кислоты и основания по теории Брёнстсда иЛоури.3. Что такое кислотно-основная реакция? Что такое кислотноосновная полуреакция?4. Приведите примеры положительно и отрицательно заряженныхкислот. Приведите примеры положительно и отрицательно заряженных оснований.5. Что такое амфолит? Приведите примеры.6.
Какие свойства растворителя влияют на проявление кислотноосновных свойств веществ?7. Дайте определение протогенных, протофильных, амфипротныхи инертных растворителей. Приведите примеры.8. Что такое реакция автопротолиза? Что такое константа автопротолиза? Что такое ионы лиата и лиония?9.
Что принято выбирать в качестве стандартной кислоты (основания) при оценке силы оснований (кислот)?10. Что такое сопряженная кислотно-основная пара? Приведитепримеры.11. Как связаны между собой константы диссоциации кислоты исопряженного основания?12. Что такое нивелирующий эффект растворителя?13. Что такое дифференцирующий эффект растворителя? Какиерастворители способны дифференцировать кислоты?14. Какие факторы влияют на величину ионного произведения воды?15. Что имеют в виду, когда говорят о рН неводного раствора? Изчего состоит буферный раствор?16. Что такое буферная емкость? Какие факторы влияют на величину буферной емкости?17. Дайте определение реакции гидролиза с позиций теории Брёнстеда и Лоури.Глава 3РЕАКЦИИКОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯПо-видимому, ни один из типов химических реакций не используется в аналитической химии так широко, как комплексообразование.
Реакции комплексообразования и кислотноосновные принято рассматривать как самостоятельные типыреакций, хотя принципиального различия между ними нет.Деление это чисто условное и скорее для удобства изучения,чем в силу существенных различий. Поэтому в подходе красчетам равновесий в растворах комплексных соединений икислотно-основных сопряженных пар много общего.Способы выражения констант устойчивостикомплексных соединенийРеакцию комплексообразования в растворе можно определить как реакцию взаимодействия между ионом металла илигандом. Образование комплексного соединения по этой реакции хорошо описывается с позиций электронной теории кислот и оснований Льюиса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
