Студопедия — Расчет концентрации ионов в растворе одного вещества
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Расчет концентрации ионов в растворе одного вещества






Концентрация ионов определяется степенью диссоциации (a) и молярной концентрацией вещества (См).

Случай А. Сильные электролиты

Здесь достаточно хорошим приближением является a = 1, т.е. все молекулы полностью диссоциированы на ионы.

Пример 1

Рассчитать концентрацию всех ионов в 1 М растворе Al2(SO4)3.

Решение

Al2(SO4)3 - соль, т. е. сильный электролит. Она диссоциирует в одну ступень нацело и необратимо:

Al2(SO4)3 ® 2Al3+ + 3SO42-.

Из уравнения диссоциации видно, что из одной молекулы соли образуются 2 иона алюминия и 3 сульфат-иона Þ

[Al3+]=2×Cм = 2 моль/л; [SO42-]= 3×См = 3 моль/л.

 

Пример 2

Рассчитать рН 0.1 М раствора NaOH.

Решение

Гидроксид натрия - щелочь (сильное основание), следовательно, диссоциирует необратимо и полностью:

NaOH ® Na++OH- ;

при диссоциации из его одной молекулы образуется один гидроксид-ион, следовательно,

[OH-]= См = 0.1 моль/л,

рОН = - lg [OH-]= 1,

pH= 14- рОН = 13.

 

Случай В. Несильные электролиты

Соли, как правило, являются сильными электролитами, поэтому этот случай относится к несильным кислотам и основаниям.

Пример 3

Рассчитать концентрацию всех ионов в 0.2 М растворе сернистой кислоты и ее степень диссоциации по первой и второй ступеням.

Решение

Здесь a<1, диссоциация обратима:

первая ступень H2SO3 «HSO3- + H+,

Ка1= [HSO3-]×[H+]/[H2SO3]= 1.6×10-2; (1)

вторая ступень HSO3- «SO32- + H+,

Ka2= [SO32-]×[H+]/[HSO3-]= 6.3×10-8. (2)

Из уравнений диссоциации следует, что образование одного иона HSO3- сопровождается образованием одного иона H+, а образование одного иона SO32- сопровождается образованием двух H+, следовательно, концентрации всех ионов связаны уравнением

[HSO3-]+ 2×[SO32-]= [H+], (3)

а равновесная концентрация кислоты определяется уравнением

[H2SO3]= Cм - [HSO3-]- [SO32-]. (4)

Решая систему уравнений (1)-(4) можно рассчитать концентрации всех ионов, однако следует обратить внимание на то, что Ka1>>Ka2. Отсюда следует, что концентрации ионов Н+ и HSO3- определяются, главным образом, диссоциацией по первой ступени. Вторая ступень диссоциации играет главную роль лишь в образовании ионов SO32-.

Расчет [Н+], [HSO3-] и [H2 SO3]

Из уравнения (1) следует, что при распаде одной молекулы кислоты образуется один ион Н+ и один ион HSO3-, следовательно, концентрации этих ионов равны х = [Н+] = [HSO3-2], а равновесная концентрация [H2 SO3]= См - х.. Подставляя эти выражения в закон действия масс для первой ступени, получим

Ка1= х2 /(См - х)= 1.6×10-2

или

х2 /(0.2- х)= 1.6×10-2,

откуда х1 = -6.5×10-2 и х2 = 4.9×10-2. Концентрация не может быть отрицательной величиной, поэтому решением является второй корень уравнения. Окончательно можно записать

+] = [HSO3-] = 4.9×10-2 моль/л, [H2 SO3]= 0.151 моль/л,

a1 = [Н+]/См = 4.9×10-2 моль/л/0.2 моль/л = 0.245, или 24.5%.

Расчет [SO32-]

Из равенства значений [Н+] и [HSO3-] в соответствии с уравнением (2) следует

[SO32-]×[H+]/[HSO3-]= [SO32-] = Ка2 = 6.3×10-8 моль/л,

a2 = [SO32-]/[HSO3-]= 6.3×10-8 моль/л./ 4.9×10-2 моль/л = 1.29 ×10-6.

ВЫВОД: при расчете рН растворов слабых электролитов достаточно рассмотреть первую ступень диссоциации.

Пример 4

Рассчитать степень диссоциации гидроксида аммония и рН его 5%- раствора (плотность раствора r=0.97 г/мл).

Решение

1). Для решения задачи необходимо знать молярную концентрацию вещества. Для ее расчета удобно исходить из 1 литра раствора:

его масса mp= V×r = 1000 мл×0.97 г/мл = 970 г;

масса растворенного вещества m= mp×w = 970 г×0.05 = 48.5 г;

количество растворенного вещества n= m/М = 48.5 г/35г/моль =1.39 моль;

молярная концентрация См=n/ V= 1.39 моль/1 л = 1.39 моль/л.

2). Рассмотрим равновесие:

NH4OH «NH4+ + OH-.

Кв= [NH4+]×[OH-]/[NH4OH]= 1.8×10-5.

Воспользуемся законом разбавления Оствальда

a = Ö(К/См) = a=Ö(1.8×10-5 /1.39) = 3.6 ×10-3;

a<<1, следовательно, применение этого закона допустимо. При диссоциации одной молекулы исходного вещества образуется 1 ион ОН-; в одном литре раствора диссоциирует a×См молекул, следовательно, образуется столько же ионов ОН-, тогда

[ОН-]= a×См =3.6 ×10-3 × 1.39 моль/л = 5.00×10-3 моль/л,

рОН = - lg[ОН-] = - lg 5.00×10-3 = 2.30,

pH = 14-pOH= 14 -2.30 = 11.70.

Замечание: если результатом расчета по закону разбавления оказывается, что a > 0.1, то для расчета a необходимо воспользоваться более точным уравнением К=a2×См/(1-a) или сначала рассчитать равновесные концентрации ионов (см. пример 3), а затем a..







Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 609. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...

Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Ученые, внесшие большой вклад в развитие науки биологии Краткая история развития биологии. Чарльз Дарвин (1809 -1882)- основной труд « О происхождении видов путем естественного отбора или Сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь»...

Этапы трансляции и их характеристика Трансляция (от лат. translatio — перевод) — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК...

Условия, необходимые для появления жизни История жизни и история Земли неотделимы друг от друга, так как именно в процессах развития нашей планеты как космического тела закладывались определенные физические и химические условия, необходимые для появления и развития жизни...

Значення творчості Г.Сковороди для розвитку української культури Важливий внесок в історію всієї духовної культури українського народу та її барокової літературно-філософської традиції зробив, зокрема, Григорій Савич Сковорода (1722—1794 pp...

Постинъекционные осложнения, оказать необходимую помощь пациенту I.ОСЛОЖНЕНИЕ: Инфильтрат (уплотнение). II.ПРИЗНАКИ ОСЛОЖНЕНИЯ: Уплотнение...

Приготовление дезинфицирующего рабочего раствора хлорамина Задача: рассчитать необходимое количество порошка хлорамина для приготовления 5-ти литров 3% раствора...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.023 сек.) русская версия | украинская версия