 |
Расчет рН в растворах гидролизующихся солей
|
|
|
|
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Расчет рН в растворах различных электролитов
Методические указания и варианты контрольных заданий
к самостоятельной работе студентов по дисциплине
«Аналитическая химия» для студентов ХТФ направления
240100– «Химическая технология и биотехнология»
Томск 2007
 |
УДК 543
Дубова Н.М. Аналитическая химия. Методические указания и варианты контрольных заданий к самостоятельной работе студентов ХТФ направления 240100. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006. – 20 с.
Составитель доц., к.х.н. H.M.Дубова
Рецензент
доц., к.х.н. кафедры ФАХ Е.И.Короткова
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры физической и аналитической химии протокол № 1 от 28 сентября 2005г.
Зав. кафедрой ФАХ_____________ _ _____ А. А. Бакибаев
Одобрено учебно-методической комиссией ХТФ
Председатель учебно-методической комиссии
Н.В.Ушева
 | |||||||
 | |||||||
 | |||||||
 |
Расчет рН в растворах различных электролитов
В данном методическом указании приводятся формулы и примеры упрощенного расчета рН в растворах сильных и слабых кислот и оснований, гидролизующихся солей, буферных системах без учета влияния ионной силы раствора.. Приведены некоторые примеры расчета рН в различных смесях кислот и оснований, скачка на кривых титрования и обоснования выбора индикатора.
1. Расчет рН в растворах сильных кислот и оснований.
Расчет рН в растворах сильных одноосновных кислот и оснований проводят по формулам (1-2):
рН = - lg Cк (1)
рН =14 + lg Со (2)
Где Cк, Со –молярная концентрация кислоты или основания, моль/л
|
|
|
Пример 1. Вычислить рН, рОН, [Н+], [ОН-] в 0.01М HCl.
Решение. Соляная кислота относится к сильным кислотам, поэтому можно принять концентрацию ионов водорода равной концентрации кислоты [Н+] =0.01моль/л. Значение рН вычисляется по формуле (1) и равно рН= -lg 0.01 =2. Концентрацию гидроксид-ионов можно найти, зная величину ионного произведения воды:
[ОН-] =10-14/[Н+] = 10-14/0.01 = 10-12
Значение рOH = -lg 10-12 =12
Кроме того величину рОН можно найти из известного равенства (3)
рН + рОН = 14 (3)
Расчет рН в растворах слабых кислот и оснований
Расчет рН в растворах слабых одноосновных кислот и оснований проводят по формулам (4-5)
рН = 1/2 (рКк – lgCк) (4)
рОН = 14 - 1/2(рКО - lg CО) (5)
Пример2.1. Вычислить рН 0.03 М раствора NH4OH после смешивания его с водой в соотношении 1:2.
Решение. После смешивания 0.03М раствора аммиака с водой, его концентрация уменьшится в три раза. Подставляя в формулу (5) значение рК(NH4OH)= 4.76 и концентрацию раствора после разбавления,получим:
рН = 14 – 1/2 (4.76- lg 0.01) = 10.62
Пример 2.2 ВычислитьрН при сливании 100мл соляной кислоты с Т=0.07300г/мл со 100мл раствора соляной кислоты с Т (HCl/NaOH) =0.004000г/мл.
Решение. Значение рН после сливания двух растворов будет определяться суммарной концентраций ионов водорода, которая находится по формуле (6):
(СмV)1 + (СмV)2 = (СмV)3 (6),
где V3 =V1 + V2
Молярная концентрация ионов водорода в первом растворе находится по формуле СМ (HCl)= Т(HCl)×1000/М(HCl)=0.07300×1000/36.5 = 2.0 моль/л×; во втором растворе по формуле: СМ(HCl)=f× СН(HCl); f=1;
СН(HCl)= Т(HCl/NaOH)×1000/МЭ(NaOH) =0.004000×1000/40 =0.01моль/л. Молярная концентрация ионов водорода в растворе, полученном после сливания и вычисленная по формуле (6) равна. См = 0.105 моль/л, рН = -lg0.105 =0.98
Пример 2.3. Как изменится рОН 200мл 0.01М NH4OH при добавлении к нему 100 мл 0.03М раствора NaOH?
Решение. Вычислим значение рН раствора аммиака в первоначальном растворе по формуле (5): рН =14 –1/2 (4.76 – lg0.01) =10.62. Значение рОН в таком растворе рОН=3.38, а концентрация гидроксид ионов равна [ОН-] =10-3.38 =0.00046 моль/л, т.е. на два порядка меньше,чем концентрация гидроксид-ионов в растворе NaOH. Поэтому значение рОН раствора, полученного при сливании будет в основном определяться концентрацией сильного электролита NaOH с учетом разбавления за счет добавления раствора аммиака.
|
|
|
Значение рОН = -lg100×0.03/300 =2
Расчет рН в растворах гидролизующихся солей
Различают 3 случая гидролиза солей:
а) гидролиз соли по аниону (соль образована слабой кислотой и сильным основанием, например CH3COO Na). Значение рН рассчитывают по формуле (7):
рН = 7 + 1/2 рКк + 1/2 lg Сс (7)
б) гидролиз соли по катиону (соль образована слабым основанием и сильной кислотой, например NH4Cl).Расчет рН в таком растворе ведут по формуле (8):
рН = 7 - 1/2 рКо - 1/2 lg Сс (8)
в) гидролиз соли по катиону и аниону (соль образована слабой кислотой и слабым основанием, например CH3COO NH4). В этом случае расчет рН ведут по формуле (9):
рН = 7 + 1/2 рКк - 1/2 рКо (9)
Если соль образована слабой многоосновной кислотой или слабым многопротонным основанием, то в перечисленные выше формулы (7-9) расчета рН подставляются значения рКк и рКо по последней ступени диссоциации
Пример 3.1. Вычислить массу (г) Na2 CO3 в 100 мл раствора с рН =11.16
Решение. Воспользуемся формулой (7).Подставим значение константы диссоциации угольной кислоты по второй ступени и вычислим значение молярной концентрации соли в растворе:
11.16 = 7 + 1/2 ×10.32 + 1/2 lg Сс
Сс =0.01моль/л. Зная Сс в растворе, рассчитаем массу соли в растворе по известной формуле m = C×М×V/1000= 0.01×106×100/1000 =0.1060г
Буферные системы
К буферным системам относятся смеси:
а)слабой кислоты и ее соли, напримерCH3COO H + CH3COO Na
б) слабого основания и его соли, например NH4OH + NH4Cl
в) смесь кислых солей разной кислотности, например
NaH2PO4 + Na2HPO4
г) смесь кислой и средней солей, например NaНCO3 + Na2 CO3
д) смесь основных солей разной основности, например
Al(OH)2Cl + Al(OH)Cl2 и т.д.
Расчет рН в буферных системах ведут по формулам (10-11)
рН = рКк – lg Cк /Сс (10)
рН = 14 – рКо+ lg Cо /Сс (11)
Пример 4.1. Сколько граммNH4Cl надо растворить в 200 мл 0.1МNH4OH, чтобы получить растворс рН = 9.24?
Решение. При растворении NH4Cl в растворе NH4OH образуется буферная система. Расчет ведут по формуле (11).Подставляя численные значения рН, рКо,, вычисляют концентрацию соли: Сс =0.1моль/л. Рассчитывают массу соли: m = C×М×V/1000= 0.1×53.5×200/1000=1.0700г.
|
|
|
|
|
|
