Обучающие задачи. ?вет: слюна [H+] = 1,59∙´10-7моль/л, желудочный сок [H+] = 3,16´10-2 моль/л, кровь [H+] = 4´10 -8 моль/л. ? = 1/2 [pKa - lgC(CH3COOH)]; pH = 1/2 [4,75 - lg 0,001] = 1/2∙´ 7,75 = 3,875

Задача 1. Биологические жидкости имеют следующие значения рН: слюна 6, 8; желудочный сок 1, 5; кровь 7, 4. Рассчитайте концентрацию ионов водорода в каждой из указанных жидкостей.

Решение: рН= - lg [H⁺], lg [H⁺] = - pH

а) слюна рН = 6, 8, отсюда lg [H⁺] = -6, 8

[H⁺]=10^{-6, 8}=1, 59∙ ´ 10 ^-7 моль/л

б) желудочный сок рН = 1, 5

рН= - lg [H⁺], lg [H⁺] = - pH, отсюда lg [H⁺] = - 1, 5

[H⁺]=10^{-1, 5}=3, 16∙ ´ 10 ^-2 моль/л

в) кровь рН = 7, 4

рН= - lg [H⁺], lg [H⁺] = - pH

отсюда lg [H⁺] = -7, 4

[H⁺]=10^{-7, 4} = 4, 0´ 10 ^-8 моль/л

Ответ: слюна [H⁺] = 1, 59∙ ´ 10^-7моль/л, желудочный сок [H⁺] = 3, 16´ 10^-2 моль/л, кровь [H⁺] = 4´ 10 ^-8 моль/л.

Задача 2. Вычислите степень диссоциации уксусной кислоты в растворе с молярной концентрацией эквивалента 0, 001 моль/л. Ка (СН₃СООН) = 1, 8´ 10^-5. Найти концентрацию ионов водорода и рН данного раствора.

Решение:

рН = 1/2 [pKa - lgC(CH₃COOH)]; pH = 1/2 [4, 75 - lg 0, 001] = 1/2∙ ´ 7, 75 = 3, 875

[H⁺] = 10^-pH = 10^{-3, 875} = 1, 35 × 10 ^-4;

[H⁺] = 1, 35´ 10^-4 моль/л.

или или 13, 5%

Ответ: [H⁺] = 1, 35 ´ 10^-4 моль/л, рН = 3, 875, α = 13, 5%.

Задача 3. В клинических и биохимических лабораториях применяется ацетатный буфер, который содержит уксусную кислоту 12 г/л и ацетат натрия 16, 4 г/л. Определите концентрацию в моль/л уксусной кислоты и ацетата натрия, рН буферного раствора, зону буферного действия. (Ка (СН₃СООН) = 1, 8 ´ 10^-5).

Решение:

M (CH₃COOH) = 12+3+12+32+1 = 60 г/моль

M (CH₃COONa) = 12+3+12+32+23 = 82 г/моль.

Ответ: С(CH₃COOH)=0, 2 моль/л, С(CH₃COONa) =0, 2 моль/л, pH = 4, 75, зона буферного действия 4, 75 ±1

Задача 4. Напишите уравнения гидролиза: CuCl₂, Na₂SO₃, Cr₂S₃, NaCl, тристеарид, глицил-глицин, этилэтаноат, АТФ.

Решение:

CuCl₂ – растворимая в воде соль, образована катионом слабого основания и анионом сильной кислоты, подвергается гидролизу. Гидролиз протекает по катиону слабого основания, рН< 7.

При обычных условиях гидролиз протекает преимущественно по I ступени.

CuCl₂ = Cu²⁺ + 2Cl^-

Cu²⁺ +HOH ↔ CuOH⁺ + H⁺

CuCl₂ + HOH ↔ CuOHCl + HCl

Na₂SO₃ – растворимая в воде соль, образована катионом сильного основания и анионом слабой кислоты, подвергается гидролизу. Гидролиз протекает по аниону слабой кислоты, рН> 7.

Na₂SO₃ = 2Na⁺ + SO₃^2-

SO₃^2- + HOH ↔ HSO₃^- + OH^-

Na₂SO₃ + HOH ↔ NaHSO₃ + NaOH

Cr₂S₃ – соль, образованная слабым нерастворимым в воде основанием и слабой летучей кислотой. В водном растворе соль не существует, так как подвергается полному гидролизу:

Cr₂S₃ + 6HOH = 2Cr(OH)₃↓ + 3H₂S↑

NaCl – растворимая в воде соль, образована катионом сильного основания и анионом сильной кислоты. Гидролизу не подвергается.

Тристеарид – это жир, образованный многоатомным спиртом глицерином и стеариновой кислотой, эти вещества и получаются при гидролизе:

CH₂-O-CO-C₁₇H₃₅ CH₂-OH

| |

CH-O-CO-C₁₇H₃₅ + 3H₂O ↔ CH-OH + 3C₁₇H₃₅COOH

| |

CH₂-O-CO-C₁₇H₃₅ CH₂-OH

Глицилглицин – дипептид, при его гидролизе происходит разрыв пептидной связи

NH₂-CH₂-CO-NH-CH₂-COOH + H₂O ↔ NH₂-CH₂-COOH + NH₂-CH₂-COOH

Этилэтаноат – сложный эфир, при гидролизе которого образуются спирт и карбоновая кислота.

СH₃COOC₂H₅ + HOH ↔ CH₃COOH + C₂H₅OH

Аденозинтрифосфат (АТФ) – главный источник энергии для многих биологических процессов – биосинтеза белка, ионного транспорта, сокращения мышц, электрической активности нервных клеток. Гидролиз АТФ записывают в виде кислотно-основного равновесия:

АТФ^4- + HOH ↔ АДФ^3- + HPO₄^2- + H⁺, ∆ G⁰=-30, 5кДж/моль

Задача 5. Определить рН раствора, константу и степень гидролиза ацетата калия, если молярная концентрация соли равна 0, 1 моль/л, а K_а(СН₃СООН)=1, 8× 10^-5.

Решение: Уравнение гидролиза

СН₃СООК + НОН ↔ СН₃СООН + КОН

СН₃СОО^- + НОН ↔ СН₃СООН + ОН^-

Вычислим константу гидролиза

Рассчитаем степень гидролиза

Определяем концентрацию гидроксид-ионов в растворе и рОН

С(ОН^-)= h× C_соли = 7, 5× 10^-5× 0, 1 = 7, 5× 10^-6 (моль/л)

рOН = -lg[OH^-] = -lg7, 5× 10^-6 = 5, 12

pH = 14 – pOH = 14 – 5, 12 = 8, 88

Ответ: рН = 8, 88, К_г = 5, 6× 10^-10, h = 7, 5× 10^-5

 

З адачи для самостоятельной работы

Задача 6. Определите рН буферного раствора, который получен смешиванием 0, 1 моль/л раствора NH₄Cl и 0, 1 моль/л раствора NH₄OH в соотношении: а) = 1: 1, б) 1: 4, в) 4: 1. К (NH₄OH) = 1, 79´ 10 ^{- 5}

Ответ: а) рН = 9, 26, б) рН = 9, 86, в) рН= 8, 66.

Задача 7. Вычислите массу ацетата натрия, которою следует добавить к раствору уксусной кислоты С(СН₃СООН) = 0, 316 моль/л и объемом 2 л, чтобы получить буферный раствор с рН= 4, 87.

Ответ: 68, 4 г

Задача 8. Сколько молей эквивалента аскорбиновой кислоты необходимо ввести больному для нормализации крови при алкалозе, если рН его крови 7, 65 (норма 7, 45) общее количество крови 5л, буферная емкость по кислоте 0, 05 моль/л.

Ответ: 0, 05 моль - эквивалента.

Задача 9.? Буферная емкость по кислоте 0, 05 моль/л, рассчитайте, какой объем хлороводородной кислоты концентрацией 0, 1 моль/л необходимо добавить к 1л крови, чтобы уменьшить её рН с 7, 35 до 7, 1?

Ответ: 0, 125 литра

Задача 10. Напишите по стадиям уравнения реакций гидролиза следующих солей: FeCl₃, CuSO₄. На основании чего можно утверждать, что последняя стадия реакции гидролиза этих солей не происходит.

Тестовые вопросы

1. Сокращенное молекулярно-ионное уравнение Ва⁺²+SO₄^2-=BaSO₄ соответствует реакции:

1) Ba(NO₃)₂+SO₂® 2) BaCO₃+H₂SO₄®

3) BaCl₂+Na₂SO₄® 4) Ba₃(PO₄)₂+H₂SO₄®