Кислот и оснований

В растворах сильных кислот и оснований рН зависит от концентрации (активности) кислоты и основания, а активность ионов [H⁺] и [OH⁻ ] может быть рассчитана по уравнениям:

а (H⁺) = α _кажC_эк (кислоты);

а (ОН^-) = α _кажC_эк (основания),

где а (H⁺) и а (ОН^-) – активности ионов H⁺ и ОН^-,

α _каж – кажущаяся степень диссоциации кислоты и основания.

Для предельно разбавленных растворов сильных кислот и оснований α _каж ≈ 1, тогда активности и молярные концентрации эквивалентов равны, т.е.:

pH = –lg C_эк (кислоты); pОH = –lg C_эк (основания).

В растворах слабых электролитов процесс диссоциации протекает обратимо и, следовательно, к нему применим закон действующих масс. Так, при диссоциации кислоты типа НА кислотно-основное равновесие имеет вид:

НА ↔ Н⁺ + А⁻

Константа кислотной диссоциации К_с = .

В соответствии с реакцией диссоциации [H⁺]=[А⁻ ]. Поскольку [HА]= С_эк (НА) − [H⁺], то

К_а = .

Для расчета концентрации ионов водорода в растворе получают уравнение: [Н⁺] = . Взяв отрицательный десятичный логарифм обеих частей этого уравнения, получают: рН = 1/2[р К_а − lg С_эк (НА)].

Рассуждая аналогичным образом, можно получить выражение константы диссоциации слабого основания:

К_в = ;

 

рОН = 1/2[р К_в − lg С_эк (основания)];

рОН = 14 − рОН = 14 − 1/2[р К_в − lg С_эк (основания)].

В растворах различают активную, потенциальную (резервную) и общую кислотность. Активная кислотность измеряется активностью (концентрацией) свободных ионов водорода в растворе. Потенциальная (резервная) кислотность измеряется количеством ионов водорода, связанных в молекулах кислоты. Сумма активной и резервной кислотностей составляет общую кислотность, которая определяется общей аналитической концентрацией кислоты и устанавливается титрованием. Активная кислотность определяет рН данного раствора.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение понятиям: ионное произведение воды К(Н₂О), водородный показатель рН, гидроксильный показатель рОН.

2. Приведите примеры слабых электролитов (кислот, оснований, солей).

3. Напишите выражение константы диссоциации слабой одноосновной кислоты и слабого однокислотного основания.

4. Напишите формулы для вычисления рН растворов слабых одноосновных кислот и слабых однокислотных оснований.

Задачи

1. К 400 мл 10%-го раствора КОН (ρ =1, 09 г/мл) добавили 800 мл воды. Вычислите рН и рОН раствора.

2. Рассчитайте рН 4%-го раствора НNО₃
(ρ =1, 022 г/мл).

3. В 400 мл раствора NаОН содержится 0, 16 г NаОН. Вычислите рН раствора.

4. рН уксусной кислоты равен 3, 4. К_Д (СН₃СООН) = 1, 86·10^-5. Определите молярную концентрацию эквивалентов этой кислоты.

5. К 250 мл воды прибавили 50 мл 8%-го раствора КОН (ρ =1, 065 г/мл). Рассчитайте рН полученного раствора.

6. рН раствора КОН равен 8. Определите молярную концентрацию эквивалентов раствора.

7. К 20 мл 0, 01 н раствора NаОН прибавили 40 мл 0, 01 н раствора НСl. Вычислите рН полученного раствора.

8. Вычислите рН раствора бромноватистой кислоты с концентрацией 0, 001 н. К_Д (НВrO) = 2, 2·10^-9.

9. Вычислите рН раствора йодноватой кислоты c концентрацией 0, 1 М. К_Д (НIO₃) = 1, 6·10^-2.

10. Вычислите рН раствора соляной кислоты, в
200 мл которого содержится 0, 365 г НСl.

11. Вычислите рН 0, 6%-го раствора NаОН
(ρ =1, 069 г/мл).

12. Вычислите рН раствора уксусной кислоты, в
200 мл которого содержится СН₃СООН, К_Д (СН₃СООН) = 1, 86·10^-5.

13. К 200 мл 10%-го раствора NаОН (ρ =1, 12 г/мл) добавили 200 мл воды. Вычислите рН и рОН раствора.

14. Вычислите рН 0, 01 М раствора муравьиной кислоты. К_Д (НСООН)=1, 8·10^-4.

15. К 1 л воды добавили 2 мл 72%-го раствора НNО₃ (ρ =1, 48 г/мл). Раствор разбавили водой до 2 л. Вычислите рН полученного раствора.

16. Определите рН раствора, в 1 л которого содержится 0, 1 г NаОН.

17. Вычислите рН 3, 12%-го раствора НСl
(ρ =1, 015 г/мл).

18. Определите рН 0, 01 н раствора NН₄ОН, если К_Д (NН ОН) = 1, 86·10^-5.