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 = 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 см0,01М водного раствора хлорида кальция и 200 см0,02М 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 CaCOобразуется только в случае, если

с·с>ПР=5·10 (табл.)

Поскольку смешали 100 cмраствора CaClи 200 cмNaCO, 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

CaClи NaCO- сильные электролиты, = 1.

Процессы диссоциации CaClи NaCOпротекают по следующим уравнениям:

CaCl= Ca+2Cl

NaCO= 2Na+CO

следовательно, n= 1 и n= 1.

с= 0,01·1·1 = 3,3·10моль/л,

с= 0,02·1·1 = 1,3·10моль/л.

с·с= 3,3·10·1,3·10= 4,29·10

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

Ответ: осадок CaCOобразуется.

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