УРОВЕНЬ В. 1. Рассчитать рН раствора, полученного смешением 25 см3 0,1М раствора HCl, 20 см3 0,2М раствора NaOH и 50 см3 воды. Дано: = 20см3

1. Рассчитать рН раствора, полученного смешением 25 см³ 0, 1М раствора HCl, 20 см³ 0, 2М раствора NaOH и 50 см³ воды.

Дано: = 20см3 = 0, 2 моль/л = 25см3 = 0, 1 моль/л

рН -?

РЕШЕНИЕ:

 

NaOH + HCl → NaCl + H₂O (7.5)

 

 

Рассчитываем химическое количество исходных веществ:

 

= · = 0, 2 · 20· 10^-3 = 4· 10^-3 = 0, 004 моль,

= · = 0, 1· 25· 10^-3 = 2, 5· 10^-3 = 0, 0025 моль

10^-3 – коэффициент перевода мл в л.

Из уравнения реакции (7.5) следует, что число моль NaOH, вступившего в реакцию, равно числу моль HCl.

Определяем вещество, оставшееся в избытке:

0, 004 моль > 0, 0025 моль.

Следовательно, в избытке, который определяет рН среды остался NaOH.

Тогда количество избыточного NaOH в растворе:

= 0, 004 - 0, 0025 = 0, 0015 моль.

Учитывая, что суммарный объем раствора складывается из объемов двух растворов и воды,

= + + = 25· 10^-3 + 20· 10^-3 + 50· 10^-3 = 95· 10^-3л,

Молярная концентрация NaOH равна:

= = 0, 016 моль/л.

Так как диссоциация NaOH протекает по уравнению:

NaOH = Na⁺ + OH^-, то

= 0, 016 моль/л.

рОН = - lg = - lg 0, 016 = 1, 80.

рН = 14 – рОН,

рН = 14-1, 80 = 12, 20.

Ответ: рН = 12, 20.

 

2. Определить, образуется ли осадок, если смешали 100 см 0, 01М водного раствора хлорида кальция и 200 см 0, 02М водного раствора карбоната натрия.

Дано: с = 0, 01M с = 0, 02M V = 100 cм V = 200 cм

Образуется ли осадок?

РЕШЕНИЕ:

При смешении растворов протекает следующая реакция:

СaCl₂+Na₂CO₃= CaCO₃↓ + NaCl (7.6)

Осадок CaCO образуется только в случае, если

с ·с > ПР =5·10 (табл.)

Поскольку смешали 100 cм раствора CaCl и 200 cм Na CO , то объем раствора после смешения составляет 300 cм . После смешения с учетом разбавления растворов концентрации ионов Ca²⁺ и CO ^2- будут равны:

с = с · ·n ; с = с · ·n

CaCl и Na CO - сильные электролиты, = 1.

Процессы диссоциации CaCl и Na CO протекают по следующим уравнениям:

CaCl = Ca +2Cl

Na CO = 2Na +CO

следовательно, n = 1 и n = 1.

с = 0, 01·1·1 = 3, 3·10 моль/л,

с = 0, 02·1·1 = 1, 3·10 моль/л.

с ·с = 3, 3·10 ·1, 3·10 = 4, 29·10

Так как 4, 29·10^-5 > 5·10^-9 (ПР ), то осадок CaCO образуется.

Ответ: осадок CaCO образуется.

3.Вычислить рН 0, 0IM водного раствора HNO₂, содержащего, кроме того, 0, 02 моль/л KNO₂.

Дано: с = 0, 01 M с = 0, 02 M

рН -?

РЕШЕНИЕ:

рН = - lg с

HNO₂ < => H⁺ + NO (7.7)

KNO₂ = K⁺ + NO (7.8)

Прибавление KNO₂ к раствору HNO₂ смещает равновесие диссоциации HNO₂ влево за счет увеличения концентрации иона NO₂^-. В результате, в системе устанавливается равновесие при новых концентрациях Н⁺ и NO , но значение константы диссоциации HNO₂ при этом остается прежним.

Тогда обозначим равновесную концентрацию ионов [Н⁺] в новых условиях через х:

[H⁺] = х моль/л.

Общая равновесная концентрация иона [NO ] равна сумме концентраций иона NO , образовавшегося при диссоциации HNO₂ и при диссоциации KNO₂:

[NO ] = с + с .

из HNO₂ из KNO₂

Концентрация ионов NO , образовавшихся при диссоциации HNO₂, равна х моль/л, так как при диссоциации 1 моль HNO₂ образуется 1 ион Н⁺ и 1 ион NO (из уравнения 7.7).

Концентрация ионов NO , образовавшихся при диссоциации КNO₂ равна: с = с ·α ·n = 0, 2· 1· 1 = 0, 2 моль/л (из уравнения 7.8.),

КNO₂ - сильный электролит, α = 1, n = 1.

тогда [NO ] = (х + 0, 02) моль/л

Равновесная концентрация недиссоциированных молекул

[HNO₂] = (0, 01 – х) моль/л.

= 4·10^-4, (табл.)

так как, х < < 0, 01 моль/л, то значением х, ввиду его малого значения, в выражениях (х+0, 02) и (0, 01- х) можно пренебречь, и данное выражение записать в виде:

; откуда х = [H⁺] = 2 · 10^-4 моль/л

рН = -lg(2·10^-4) = 3, 7

Ответ: рН = 3, 7