Приклади розв’язання типових задач. Приклад 1. Визначте рН розчину СН3СООН, якщо концентрація кислоти дорівнює 0,15 моль/л

Приклад 1. Визначте рН розчину СН₃СООН, якщо концентрація кислоти дорівнює 0,15 моль/л, α = 1,2 %.

Розв’язання.Концентрація іонів Н⁺ у розчинах слабких одноосновних кислот дорівнює її молярній концентрації, помноженій на ступінь дисоціації кислоти в цьому розчині:

[Н⁺] = С_мα,

отже, [Н⁺] = 0,15 · 0,012 = 0,0018 моль/л;

рН = – lg [Н⁺] = – lg 1,8 · 10^-3 = 3 – lg 1,8 = 3 – 0,255 = 2,745 =2,75.

Приклад 2. Складіть рівняння гідролізу солей К₃РО₄, Cd(NO₃)₂, KCl. Як змінюється рН під час розчинення у воді цих речовин?

Розв’язання.1. Гідроліз К₃РО₄ відбувається ступінчасто (за трьома ступенями), причому в основному за першим ступенем.

Перший ступінь:

а) рівняння гідролізу в скороченому іонному вигляді:

;

б) рівняння гідролізу в повному іонному вигляді:

3К⁺ + Û 2К⁺ + HPO ;

в) рівняння гідролізу у молекулярному вигляді:

К₃PO₄ + HOH Û К₂ HPO₄ + КOH.

Другий ступінь:

а) HPO ;

б) 2К⁺ + HPO Û К⁺ + H₂PO ;

в) К₂HPO₄ + HOH Û КH₂PO₄ + КOH.

Третій ступінь:

а) H₂PO + HOH Û H₃PO₄ + OH^ˉ;

б) К⁺ + H₂PO + HOH Û H₃PO₄ + К⁺ + OH ;

в) КH₂PO₄ + HOH Û H₃PO₄ + КOH.

Унаслідок гідролізу К₃PO₄ за першим і другим ступенями утворюються кислі солі, а розчин має рН >7.

2. Гідроліз Сd(NO₃)₂ відбувається ступінчасто в основному за першим ступенем з утворенням основної солі.

Перший ступінь:

а) Cd + HOH Û Cd(OH) + H ;

б) Cd +2NO + HOH Û Cd(OH)⁺ + NO + H⁺ + NO ;

в) Cd(NO₃)₂ + HOH Û Cd(OH)NO₃ + HNO₃;

Другий ступінь:

а) Cd(OH)⁺ + HOH Û Cd(OH)₂ + Н⁺;

б) Cd(OH)⁺ + NO + HOH Û Cd(OH)₂ + Н⁺ + NO ;

в) Cd(OH)NO₃ + HOH Û Cd(OH)₂ + HNO₃.

Унаслідок гідролізу концентрація іонів Гідрогену Н⁺ перевищує концентрацію гідроксид-іонів ОН , отже, рН < 7.

3. Сіль KCl, утворена сильною кислотою і сильною основою, гідролізу не піддається, отже, рН = 7.

Приклад 3. У нагрітий розчин ZnCl₂ помістили попередньо зачищений шматок цинку. Який газ виділяється при цьому? Напишіть рівняння реакцій.

Розв’язання. Нагрівання зумовлює зміщення рівноваги у розчині в бік продуктів гідролізу:

ZnCl₂ + HOH Û Zn(OH)Cl + HCl;

Zn²⁺ + HOH Û Zn(OH)⁺ + H⁺.

Утворювані іони Гідрогену взаємодіють із металевим цинком з виділенням водню:

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂ ;

Zn + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂ .

Приклад 4. Маса ОН -іонів у 1 л розчину становить 0,053 г. Визначити рН розчину.

Розв’язання. Молярна маса ОН -іонів складає 17 г/моль. Визначаємо молярну концентрацію ОН -іонів:

= = = 0,0031 моль/л.

Округляючи значення логарифму до 0,01, отримаємо:

pOH = – lg [OH ] = – lg 0,0031 = – lg 3,1 = – (lg 3,1 + lg 10^–3) =

= – (0,49 – 3) = 2,51.

Оскільки рН + рОН = 14, то рН = 14 – рОН = 14 – 2,51 = 11,49.

Приклад 5. Визначити рН розчину Ва(ОН)₂, молярна концентрація якого дорівнює 0,0256 моль/л, ступінь дисоціації електроліту в ньому складає 79 %.

Розв’язання. Концентрацію OH -іонів визначаємо за формулою

[OH ] = С_мαk,

де k = 2, оскільки 1 моль Вa(ОН)₂ при дисоціації утворює 2 молі іонів OH .

[OH ] = 0,0256∙0,79∙2 = 0,0404 моль/л.

pOH = – lg 0,0404 = – lg 4,04∙10^-2 = 2 – 0, 606 = 1,39.

рН = 14 – pOH = 14 – 1,39 = 12,61.

Питання для самоперевірки

1. Дайте визначення іонного добутку води. Як він змінюється з підвищенням температури?

2. Що таке водневий і гідроксильний показники?

3. Сформулюйте сучасну теорію індикаторів.

4. Що таке показник титрування та інтервал переходу забарвлення індикатору?

5. Для чого потрібні буферні суміші? З чого вони складаються і як діють?

6. Дайте визначення гідролізу. Які солі підлягають гідролізу?

Контрольні завдання

10.1. Обчисліть [Н⁺] та [ОН^-] в розчині, рОН якого дорівнює 6,2.

10.2. Яких іонів Н⁺ чи ОН^- і у скільки разів більше в розчині з рН = 5?

10.3. Визначте [H⁺] та [OH^-] в розчині натрій гідроксиду, якщо

рОН = 2,25.

10.4. рН = 9,98. Визначте масу кальцій гідроксиду у 3 л розчину, якщо α =43 %.

10.5. Напишіть рівняння ступінчастого гідролізу у молекулярній та іонно-молекулярній формах для солей: CuSO₄, FeCI₃, Na₃PO₄.

10.6. Складіть іонні та молекулярні рівняння гідролізу таких солей: Pb(NO₃)₂, Na₂CO₃, CoCI₂. Яке значення рН (більше або менше 7) мають розчини цих солей?

Вивчення цього матеріалу допоможе студентам мати чітке уявлення про електролітичну дисоціацію води, дію буферних розчинів та індикаторів у кислих та лужних середовищах, засвоїти механізм гідролізу солей та розраховувати водневий і гідроксильний показники.

Поиск по сайту: