Учебно-методическое пособие издательство томского университета 2006 удк 543(076. 1): 087. 5 Ббк 24 Ш432 Шелковников В. В
|
Скачать 1.1 Mb.
|
6.1. Расчет рН сильных кислот и основанийСильные кислоты и основания в водных растворах практически полностью диссоциируют на ионы. Так как в таких системах в значительной степени проявляются межионные взаимодействия, то при расчете рН необходимо учитывать ионную силу раствора. Пример 1. Рассчитать рН и кажущуюся степень диссоциации в 0,1 М растворе соляной кислоты. Решение: HCl → H+ + Cl- C0 0,1 [ ] 0,1 0,1 Так как HCl является сильным электролитом, то при расчете рН раствора необходимо учитывать ионную силу раствора:  Для данной ионной силы по справочнику найдем значение коэффициента активности для ионов Н+ (или рассчитаем Гл.1): fH+=0,83, тогда  , а Кажущаяся степень диссоциации кислоты составит  .Пример 2. Рассчитать рН и кажущуюся степень диссоциации основания в водном растворе 0,05 моль/л NaOH. Решение: NaOH → Na+ + OH- C0 0,05 [ ] 0,05 0,05 Так как NaOH является сильным электролитом, при расчете рН необходимо учитывать ионную силу раствора:  Коэффициент активности иона OH- при данной ионной силе раствора равен fOH-=0,81, тогда  , а .Кажущаяся степень диссоциации NaOH  .6.2. Расчет рН слабых одноосновных кислот и однокислотных основанийСлабые кислоты и основания в водных растворах диссоциируют лишь частично, поэтому расчеты равновесных концентраций проводят, опираясь на закон действия масс. Расчет равновесных концентраций, рН, степени диссоциации для раствора слабой кислоты можно проводить, опираясь на формулы:    а для растворов слабых однокислотных оснований:      ,однако при решении задач лучше каждый раз выводить данные выражения, опираясь на закон действия масс. Особенно это важно при расчете ионных равновесий в многокомпонентных системах. В растворах слабых электролитов концентрация ионов мала, межионные взаимодействия проявляются в незначительной степени, коэффициенты активности ионов стремятся к единице, поэтому расчеты можно проводить без учета влияния ионной силы раствора. Пример 1. Рассчитать равновесные концентрации, рН и степень диссоциации водного раствора 0,1 моль/л CH3COOH: Решение: CH3COOH ⇄ CH3COO- + H+ C0 0,1 [ ] 0,1 – x x x  Если отношение  , тогда x в знаменателе можно пренебречь: ,степень диссоциации  , а Пример 2. Рассчитать равновесные концентрации, рН и степень диссоциации водного раствора 0,1 моль/л NH4OH. Решение: NH4OH ⇄ NH4+ + OH- C0 0,1 [ ] 0,1 – x x x     6.3. Расчет рН слабых одноосновных кислот и однокислотных оснований в присутствии сильного электролита, содержащего и не содержащего одноименные ионы При расчете равновесных концентраций и рН слабых одноосновных кислот и однокислотных оснований в присутствии сильного электролита, не содержащего одноименные ионы, необходимо учитывать влияние ионной силы раствора. Ионная сила в таких системах определяется только ионами сильного электролита. За счет влияния ионной силы активная концентрация ионов слабого электролита снижается, вследствие чего равновесие в реакции диссоциации смещается вправо. Сильные электролиты повышают степень ионизации слабого электролита, если сильный электролит не содержит одноименных ионов. При расчете равновесных концентраций и рН слабых одноосновных кислот и однокислотных оснований в присутствии сильного электролита, содержащего одноименные ионы, необходимо учитывать как влияние ионной силы раствора, так и влияние концентрации одноименных ионов. За счет межионных взаимодействий понижается активная концентрация ионов слабого электролита, что приводит к смещению равновесия вправо, а одноименные ионы сильного электролита смещают равновесие влево. Ионная сила определяется ионами сильного электролита. Как правило, присутствие одноименных ионов понижает степень ионизации слабого электролита. Пример 1. Рассчитать равновесные концентрации, рН и степень диссоциации водного раствора 0,1 моль/л CH3COOH в присутствии 0,1 М KCl. Решение: Ионная сила раствора определяется ионами сильного электролита: KCl → K+ + Cl- C0 0,1 [ ] 0,1 0,1  Для данной ионной силы по справочнику найдем значение коэффициента активности для ионов Н+ и CH3COO-: fH+=0,83, fCH3COO-=0,775 CH3COOH ⇄ CH3COO- + H+ C0 0,1 [ ] 0,1 – x 0,775x 0,83x    , Пример 2. Рассчитать рН и степень диссоциации водного раствора 0,1 моль/л CH3COOH в присутствии 0,1 М HCl. Решение: Ионная сила раствора определяется ионами сильного электролита: HCl → H+ + Cl- C0 0,1 [ ] 0,1 0,1 Для данной ионной силы по справочнику найдем значение коэффициента активности для ионов Н+ и CH3COO-: fH+=0,83, fCH3COO-=0,775 CH3COOH ⇄ CH3COO- + H+ C0 0,1 0,1 [ ] 0,1 – x 0,775x 0,83(0,1+x)  Так как отношение , то x в знаменателе и в числителе, стоящим в скобках, можно пренебречь (x<<0,1):  ,  В данном случае рН раствора определяется ионами водорода, образовавшимися в результате диссоциации сильной кислоты. Влияние ионов H+, образовавшихся в результате диссоциации слабой кислоты, незначительно, и их вкладом можно пренебречь. Пример 3. Рассчитать равновесные концентрации, рН и степень диссоциации водного раствора 0,1 моль/л NH4OH в присутствии 0,05 М K2SO4. Решение: K2SO4 → 2K+ + SO42- C0 0,05 [ ] 2.0,05 0,05  Коэффициенты активности ионов при данной ионной силе равны (данные справочника): fNH4+=fOH-=0,86 NH4OH ⇄ NH4+ + OH- C0 0,1 [ ] 0,1 – x 0,086.x 0,086.x     Пример 4. Рассчитать равновесные концентрации, рН и степень диссоциации водного раствора 0,1 моль/л NH4OH в присутствии 0,05 М Ba(OH)2. Решение: Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH- C0 0,05 [ ] 0,05 2.0,05  Коэффициенты активности ионов при данной ионной силе равны (данные справочника): fNH4+=fOH-=0,86 NH4OH ⇄ NH4+ + OH- C0 0,1 2.0,05 [ ] 0,1 – x 0,086.x 0,086.(x+0,1)      6.4. Расчет рН слабых многоосновных кислот и многокислотных оснований Многоосновные кислоты и многокислотные основания диссоциируют ступенчато и каждая ступень диссоциации характеризуется ступенчатой константой. Разница в ступенчатых константах диссоциации обычно составляет несколько порядков, поэтому для расчета концентрации ионов можно ограничиться учетом диссоциации по первой ступени. Пример. Вычислить рН 0,1 М водного раствора этилендиамина. Решение: Этилендиамин является двукислотным основанием: H2NCH2=CH2NH2 + H2O ⇄H2NCH2=CH2NH3+ + OH- Kb1=1,2.10-4 H2NCH2=CH2NH3+ + H2O ⇄ (H3NCH2=CH2NH3)2+ + OH- Kb2=9,8.10-8 Kb1>>Kb2, поэтому диссоциацию этилендиамина можно рассматривать только по первой ступени. H2NCH2=CH2NH2 + H2O⇄ H2NCH2=CH2NH3+ + OH- Kb1=1,2.10-4 С0 0,1 [ ] 0,1 – x x x    Многоосновные кислоты и многокислотные основания в зависимости от рН раствора могут существовать в виде недиссоциированных молекул, а также в виде различных ионов. Например, фосфорная кислота (H3PO4) в водном растворе может находиться в виде H3PO4, H2PO4-, HPO42-, PO43-. В зависимости от рН, какая-то из форм может преобладать в растворе. Определение концентраций удобно проводить через расчет мольных долей для каждой из форм:  ,  ,  ,  ,где  .Пример. Построить зависимость концентрации всех форм, образующихся при диссоциации фосфорной кислоты, от рН раствора. Решение: Выразим  через [H3O+] (или [H+]), K1, K2, K3.H3PO4 ⇄ H2PO4- + H+  H2PO4- ⇄ HPO42- + H+  HPO42- ⇄ PO43- + H+   ,  ,  . Мольная доля – это отношение концентрации частицы данного вида к суммарной концентрации всех частиц:     Подставляя в данные выражения определенные значения рН (концентрации ионов H+), можно рассчитать мольные доли для всех частиц, находящихся в растворе. Полученные данные можно представить в виде диаграммы (рис. 2).  α0 α1 α2 α3 Рис. 2. Диаграмма состояния H3PO4 при различных значениях рН |
Похожие:
 | Учебно-методическое пособие Кемерово 2007 удк 543(076. 1): 378. 147. 227 Ббк г4я73-41 ш 85 | | Учебно-методическое пособие Издательство Казанского государственного университета 2009 удк 930. 2(075. 8) Ббк 63. 3(2) я73 Данное учебно-методическое пособие предназначено для студентов исторического факультета Казанского государственного университета,... |
| Учебно-методическое пособие для студентов физико-математических специальностей вузов Балашов 2009 удк 004. 43 Ббк 32. 97 Данное учебно-методическое пособие состоит из лабораторных работ, которые условно можно разбить на несколько частей | | Учебно-методическое пособие Кострома 2006 удк 5: 1 Тарковский В. Н. Концепция современного естествознания: учебно-методическое пособие. В. Н. Тарковский.– Кострома: Изд-во кгту, 2006.–... |
| Учебно-методическое пособие для студентов юридических специальностей тамбов 2006 удк ббк Охватывает нервная дрожь, другие краснеют или бледнеют, у третьих начинает дрожать голос и т п | | Учебно-методическое пособие Йошкар-Ола, 2009 ббк п 6 удк 636 ч 253 Рецензенты: В. К. Тощев, канд с. Х наук, проф. МарГУ Учебно-методическое пособие предназначено для студентов II курса заочной формы обучения специальности 110401. 65 Зоотехния. Включает... |
| Учебно-методическое пособие для слушателей идпо издательство Тюменского государственного университета 2007 удк 512. 64 (075. 8) Охватывают важнейшие понятия, разделы «математической экономики», «финансовой математики» | | Методические рекомендации Томск 2009 ббк 73. 3(0)я73 Печатается по решению к 90 учебно-методического совета Томского государственного Куликов, С. Б. История науки [Текст]: Методические рекомендации / С. Б. Куликов. – Томск: Издательство Томского государственного... |
| Учебно-методическое пособие по французскому языку Казань 2012 удк: 811. 133. 1 Ббк: 81. 2 Фр А13 Учебное пособие предназначено для студентов старших курсов языковых факультетов. Пособие содержит подборку аутентичных публицистических... |  | Учебно-методическое пособие Казань 2006 удк. 316. 4 (075); 11. 07. 13 Ббк 72; 65я73 Охватывает явления в комплексе, а с другой – закрывает, для внешнего наблюдения главные элементы гипотетической картины мира, которой... |