Н.Ф. Клещёв и др. - Задачник по аналитической химии (1110107), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Константу основания ацетат-иона вычисляем, пользуясь табличным значением константы диссоциации сопряженной уксусной кислоты и константой автопротолиза воды, как показано в примере 2.7. К К Нсоо- =57' 10"»Н')— з сн,соо ' сн,соо 10 14 =42 10з; /э,7. 1 'в ШУ рн = 9 — 0,62 = 8,38. Пример 2.9. Вычислить рн 0,01 М раствора хлорида аммония; К =176 101. Ннз 1Б з 10 '4 4,47 10 з ЙВ4. Буферные растворы откуда [НА] Н'= К НА Поскольку [НА] = С А и [А ] = СА, (2.9) 19 1В Р е ш е н и е. Записываем уравнение кислотно-основного равновесия иона аммония вводе: ХН' + Нго ~ ХНз + Нзо'.
Константу кислоты — иона аммония вычисляем из выражения К н+ К 7Кнн — — 1 10 14/(1,76 10 з) = 5,68 10 гз' = 2,38 10 а моль/дмз. рН = — 18[Н'] = — 18(2,38 10 з) = 6 — 0,38 = 5,62, 8.8.3. Растооры жнозопротонныг протолитоо Протопив (диссоциация) многопротониых протолнтов происходит ступенчато; НзРО4 + Нго е — Нзо' + Нгроз, Кг 10 2; Н РО2+ Н О 4 — Н О' + ПРО~; К ж 10 2; НРО4 + Нго ' — Нзо' + РО4, Ьз ж 10 '2.
Если численные значения констант протолитнческих пар отличаются более чем в 102 раз, можно принять, что протолиз протекает в основном по первой ступени и для расчета рН использовать выражение (2.5) или (2.6). Пример 2.10. Вычислить рН раствора Н28 с концентрацией С = 0 1 моль/дмз; К1 —— 10 "; Кг —— 10 'з. Н~ Р е ш е н и е. Поскольку Кг . Кг — — 10 г; 10'з = 10 а, можно считать, что протолиз протекает по первой ступени: Н28 + Нго ~- Нзо' + НЯ и вычислить рН раствора по формуле (2.7): Рг~ = 4 С = 4 ~=' 14-т = 14.
Н23 Н23 рН= 4. Пример 2.11. Вычислить рН 0,1 М водного раствора ХагСОз, ~1, Н2СОз 2, Н2СОз Р е ш е н и е. рН раствора обусловлен протолизом карбонатиона: Сог +НО(УНСО-+ОН; К . = 10 24/(4,8. 101') = 2 104. СОгз НСО,-+Н,Π— НСО +ОН;Кн -=10 "/(45 10')=2'10'. К г-/К - = 2 10-4/(2 . 10-2) — 104.
рН раствора вычисляем из выражения К 10 14 ое!— ч ' .,со, 10 '4 10 1 = 224 = 224 . 10 'г моль/дмз 10 з рН = 12 — 182,24 = 12 — 0,3 = 11,7. В аналитической практике очень часто возникает необходимость поддерживать постоянным рН раствора. Для этой цели применяются так называемые буферные растворы, представляющие собой смеси компонентов протолитической пары слабых протолитов. Примерами буферных растворов, наиболее часто используемых в анализе, служат ацетатный буфер (водный раствор уксусной кислоты и ацетата натрия, т.е.
пара СНзСООН и СНзСОО ) и аммиачный буфер (водный раствор аммиака и хлорида аммония, т.е, пара ХНз и ХН'). При добавлении небольших количеств сильной кислоты (сильного основания) или разбавлении (в несколько раз) рН таких растворов практически не изменяется. В смеси слабой кислоты НА и сопряженного основания А устанавливаются равновесия: НА4 — Н'+А; А +Н'4 — НА. Для кислоты можно записать: [Н'] [А] НА [НА ] СА- и расчет рН выполняется по формуле РН = РК А + 1$(С /СнА), где рКВА = — 18КнА.
Для смеси слабого основания и сопряженной кислоты аналогичным образом вычисляют рОН, а затем рН буферного раствора. Пример 2.12. Вычислить рН смеси уксусной кислоты и ацстата натрия, содержащей указанные компоненты в соотношении 1: 1,6. Р е ш е н и е. рН ацегатной буферной смеси вычисляем, пользуясь уравнением (2.9): в(СНзСОО ) рН=РК, +18 в(СН,ОООН)' рН = 4,8 + 181,6 = 5. 2.3.
Контрольные вопросы 1. Сформулируйте закон действия масс. Укажите границы его применимости. 2. Что такое константа равновесия? 3. Что такое равновесная концентрация? 4. Запишите математическое выражение константы диссоциации водного раствора уксусной кислоты. 5. Какие протолиты называют амфипротонными? 6. Что такое автопротолиз воды? 7. Какие протолиты называют сопряженными? 8. Напишите уравнения вротолиза (диссоциацин) фосфорной кислоты НзРОз и математические выражения для констант по каждой ступени.
9. Напишите выражение константы автопротолиза воды. 10. Дайте определение понятий рН, рОН. 11. Как вычислить концентрацию ионов водорода и рН в растворе сильной кислоты, сильного основания? 12. Как связаны между собой константы равновесий сопряженных кислот и оснований? 13. Что такое буферный раствор? 14. Почему прибавление буферного раствора стабилизирует рН, а небольшие добавки кислоты или основания в свою очередь не вызывают изменения рН буферного раствора? 15. От чего зависит рН буферного раствора? 2.4. Задачи для самостоятельного решения Вычисление рН растворов В задачах 1 — '16 вычислить рН растворов: 1. ХаОН, массовая доля 0,2%.
2. КОН, массовая доля 0,19%. 3. Хлороводородная кислота, массовая доля 0,36%. 4. Азотная кислота, массовая доля 0,32%. 5. Серная кислота, массовая доля 0,4%. б. Гидроксид натрия, плогчзость р = 1,002. 7. Гидроксид калия, плотность р = 1,004. 8. Хлороводородная кислота, плотность р = 1,000. 9. Азотная кислота, плотность р = 1,003. 10. Серная кислота, плотность р = 1,005. .11. 0,1 М раствор азотистой кислоты; К = 6,9 10 з. 12.
0,2 М раствор синильной кислоты; К = 5 10 'а. 13. 0,01 М раствор муравьиной кислоты; К = 1,8 10 з. 14. 0,02 М раствор уксусной кислоты; К = 1,74 10 з. 15. 0,5 М раствор гидроксида аммония; К = 1,76 ° 10 з. 16. 0,2 М раствор иодноватистой кислоты; К = 2,3 10 гг. В задачах 17 — 35 вычислить рН 0;1 М растворов следующих и ротол и тон: 17. Фенол; К = 1,0 10 '". 18. Гидроксиламин; К = 8,9 .
10 з. 19, Хлорноватистая кислота; К = 2,95 10 з. 20. Циановая кислота; К = 2,7 . 10 4. СНзСООХа КСН СОО 174 Гб '. 22 ХН'С1 Кнн он 23' КСХ' Кн 62 1 24. ХНзСХ; К = 6,2 10 '". 25. ХагБОз' К - = 6 2 ' 10 го. Нзоз 26. ХаНЯОз' КН О 1'4 . Ннг НгьОз 27. ХагСОз' К СО 4'8 10 3 28. ХаНСОз' КН СΠ— — 4,5 10 г. нгсо, 29.
(ХН4)гСОз', КНСΠ— 4,8 10 "' КНН ОН 1,76 . 10 '. нсо, ~~4~~ 30. СНзСООХНз; Ксн соон — — 1,74 10 з; К = 1,76 10 з. 31. ХазРО4, .К г- = 5,0 . 10 '. НР 4 32. ХаС)О; Кнс,о 33. ХаНБ; Кн = 1,0 10 г. Нгв 34. Кгб; К - = 2 5 10 з. 35' НСООХа' Кнсоон 4'0 . 10-гз 36. Какую навеску хлорида аммония следует растворить в 100 смз раствора, чтобы рН раствора был равен 6? 37. В каком объеме следует растворить навеску ацетата натрия 0,03 г, чтобы получить раствор с рН = 8? 38.
Навеску ХаНСОз 0,05 г растворили в 100 смз раствора. Вычислить рН. 39. Навеску ХагСОз 0,1 г растворили в 500 смз раствора. Вычислить рН. 40. Какую навеску нитрата аммония следует растворить в 150 смз раствора, чтобы рН раствора стал равен 5? 41. В каком объеме следует растворить навеску соды ХагСОз 0,005 г, чтобы рН раствора был равен 9? 42. Какую навеску ацетата калия следует растворить в 500 смз раствора, чтобы РН раствора был равен 9? 43.
Навеску хлорида аммония ХНзС! 0,1 г растворили в 250 смз раствора. Вычислить рН. 21 Расчет рН буферных растворов В задачах 44 — 53 вычислить рН буферных смесей; 44. Смесь, содержащая равные объемы 1,0%-х растворов муравьиной кислоты и ее натриевой соли. 45. 0,01 М раствор уксусной кислоты, к которому прибавили 0,1 М раствор ацегата калия. 46. Буферная смесь, содержащая равные объемы 5,0%-х растворов гидроксида аммония и хлорида аммония. 4!.
Смесь 0,02 М раствора хлорноватистой кислоты и 0,2 М раствора ее калиевой соли. 48. Смесь, содержащая равные объемы 10,0%-х растворов иодноватистой кислоты и ее натриевой соли. 49. 0,01 М раствор синильной кислоты в присутствии'1,0 М раствора калиевой соли. 50. 0,02 М раствор гидроксида аммония в присутствии 0,2 М раствора хлорида аммония.
51. Смесь, содержащая равные объемы 5,0%-х растворов азотистой кислоты и ее натриевой соли. 52. Смесь, содержащая равные объемы 0,5%-х растворов бензойной кислоты и ее натриевой соли. 53. Смесь, содержащая равные объемы 1,0%-х растворов бромноватистой кислоты и ее калиевой соли. Глава 3 РАВНОВЕСИЯ В' РАСТВОРАХ МАЛОРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ 3.1. Растворимость и произведение растворимости Ионные равновесия, связанные с осаждением и образованием осадков, являются обратимыми, подчиняются закону действия масс и характеризуются константой равновесия — так называемым произведением растворимости (ПР). Произведение растворимости постоянная величина, равная произведению активностей ионов в насыщенном растворе малорастворимого электролита.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
