Концентрациям растворенных веществ

При решении задач № 51–94, 97 необходимо провести вычисления в следующей последовательности:

– написать уравнение реакции взаимодействия веществ, при необходимости по ступеням;

– перевести концентрации всех веществ в молярные;

– рассчитать количество молей всех веществ;

– на основании полученных данных определить состав раствора после протекания реакции и выбрать уравнение для расчета рН;

– рассчитать объем раствора после смешения;

– рассчитать концентрации веществ в образовавшемся после смешения растворе;

– вычислить рН раствора.

Примеры 8–9 помогут Вам при решении задач № 51–94, 97.

Пример 8. Вычислить рН раствора, полученного при сливании:

а) 20, 0 мл 0, 12 М раствора NaCN и 15, 0 мл 0, 09 М раствора HCl.

Решение. Запишем уравнение реакции

NaCN + HCl = HCN + NaCl

С целью выяснения состава раствора, образовавшегося после сливания, рассчитаем количества веществ в исходных растворах:

n₀(NaCN) = 20, 0 ∙ 10^–3 ∙ 0, 12 = 2, 4 ∙ 10^–3 моль;

n₀(HCl) = 15, 0 ∙ 10^–3 ∙ 0, 09 = 1, 35 ∙ 10^–3 моль.

Так как n₀(NaCN) > n₀(HCl), то NaCN находится в избытке, следовательно, в образовавшемся после сливания растворе будут находиться NaCN и HCN в следующих количествах:

n₁(NaCN) = n₀(NaCN) – n₀(HCl) = 2, 4 ∙ 10^–3 – 1, 35 ∙ 10^–3 =

= 1, 05 ∙ 10^–3моль.

n₁(HCN) = n₀(HCl) = 1, 35 ∙ 10^–3 моль.

Объем раствора (V) составит 20 + 15 = 35 мл.

Рассчитаем концентрации веществ в растворе:

С(NaCN) = 1, 05 ∙ 10^–3/ 35 ∙ 10^–3 = 0, 03 моль/л.

С(HCN) = 1, 35 ∙ 10^–3/ 35 ∙ 10^–3 = 0, 039 моль/л.

Исходя из состава раствора, выбираем формулу (7) для расчета рН буферных растворов:

pH = – lg[С(HCN) / С(NaCN)] = 9, 3 – lg(0, 039/0, 03) = 9, 18;

б) 11, 25 мл 0, 12 моль/л раствора NaCN и 15, 0 мл 0, 09 моль/л раствора HCl.

Решение.

n(NaCN) = 11, 25 ∙ 10^–3 ∙ 0, 12 = 1, 35 ∙ 10^–3 моль.

n(HCl) = 15, 0 ∙ 10^–3 ∙ 0, 09 = 1, 35 ∙ 10^–3 моль.

Так как n(NaCN) = n(HCl), то в образовавшемся после сливания растворе будет находиться только 1, 35 ∙ 10^–3 моль HCN.

Объем раствора (V) составит 11, 25 + 15, 0 = 26, 25 мл.

Рассчитаем концентрацию HCN в растворе:

С(HCN) = 1, 35 ∙ 10^–3/ 26, 25 ∙ 10^–3 = 0, 051 моль/л.

Исходя из состава раствора выбираем формулу (2) для расчета рН слабых кислот:

pH = ¹/₂ – ¹/₂ lg[С(HCN)] = ¹/₂ ∙ 9, 3 – ¹/₂ ∙ lg(0, 051) = 5, 3;

в) 20, 0 мл 0, 12 моль/л раствора NaCN и 35, 0 мл 0, 09 моль/л раствора HCl.

Решение.

n₀(NaCN) = 20, 0 ∙ 10^–3∙ 0, 12 = 2, 4 ∙ 10^–3 моль.

n₀(HCl) = 35, 0 ∙ 10^–3 ∙ 0, 09 = 3, 15 ∙ 10^–3 моль.

Так как n₀(HCl) > n₀(NaCN), т. е. в избытке HCl, то в образовавшемся после сливания растворе будут находиться HCl и HCN в следующих количествах:

n₁(HCl) = 35, 0 ∙ 10^–3 ∙ 0, 09 – 20, 0 ∙ 10^–3 ∙ 0, 12 = 0, 75 ∙ 10^–3 моль;

n₁(HCN) = 20, 0 ∙ 10^–3∙ 0, 12 = 2, 4 ∙ 10^–3 моль.

Поскольку сильная кислота HCl подавляет диссоциацию слабой кислоты HCN, то рН определяется только ее концентрацией.

Объем раствора (V) составит 20, 0 + 35, 0 = 55, 0 мл.

Рассчитаем концентрацию HCl в растворе:

С(HCl) = 0, 75 ∙ 10^–3/ 55, 0 ∙ 10^–3 = 0, 014 моль/л.

Исходя из состава раствора, выбираем формулу (1) для расчета рН сильных кислот:

pH = – lg[С(HCl)] = – lg(0, 014) = 1, 87.

Пример 9. Вычислить рН раствора, полученного при сливании 10, 0 мл 0, 1 моль/л раствора Na₂HAsO₄ и 16, 0 мл 0, 1 моль/л раствора HCl.

Решение. После сливания растворов могут протекать следующие реакции:

Na₂HAsO₄ + HCl = NaH₂AsO₄ + NaCl (10)

NaH₂AsO₄ + HCl = H₃AsO₄ + NaCl (11)

Рассчитаем количества вещества в исходных растворах:

n(Na₂HAsO₄) = 10, 0 ∙ 10^–3 ∙ 0, 1 = 1, 0 ∙ 10^–3 моль.

n(HCl) = 16, 0 ∙ 10^–3 ∙ 0, 1 = 1, 6 ∙ 10^–3 моль.

Так как Na₂HAsO₄взят в недостатке, то всё количество его прореагирует с HCl согласно уравнению (10), и после протекания реакции (10) в растворе останется 1, 0 ∙ 10^–3 моля NaH₂AsO₄ и (1, 6 – 1, 0) ∙ 10^–3 =

= 0, 6 ∙ 10^{– 3} моль HCl. Аналогично после реакции (11) в растворе будут находиться H₃AsO₄ и NaH₂AsO₄ в следующих количествах:

n(NaH₂AsO₄) = 1, 0 ∙ 10^–3 – 0, 6 ∙ 10^–3 = 0, 4 ∙ 10^–3 моль;

n(H₃AsO₄) = 0, 6 ∙ 10^–3 моль.

Объем раствора после смешения составит 10 + 16 = 26 мл, или 26 ∙ 10^–3 л. Рассчитаем концентрации компонентов в растворе:

С(NaH₂AsO₄) = 0, 4 ∙ 10^–3/ 26 ∙ 10^–3 = 0, 015 моль/л;

С(H₃AsO₄) = 0, 6 ∙ 10^–3/ 26 ∙ 10^–3 = 0, 023 моль/л.

Исходя из состава раствора, выбираем формулу (7) для расчета рН буферных растворов:

pH = – lg(С(H₃AsO₄) / С(NaH₂AsO₄)) =

= 2, 22 – lg(0, 023/0, 015) = 2, 03.

Решение задач № 95, 96 и 98–100 проводится непосредственно по уравнениям для расчета рН.

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ

РАВНОВЕСИЕ

Для обратимой окислительно-восстановительной полуреакции Ox + nē D Red зависимость окислительно-восстановительного потенциала Е от активностей окисленной (Ох) и восстановленной (Red) форм выражается уравнением Нернста:

где – стандартный окислительно-восстановительный потенциал. При 25^оС уравнение имеет следующий вид:

Если в окислительно-восстановительной полуреакции участвуют ионы водорода или OH^–, то в уравнение Нернста входят их концентрации в соответствующей степени:

или

Окислительно-восстановительная реакция (ОВР) является сочетанием двух полуреакций. Глубина протекания реакции определяется константой равновесия, которая может быть рассчитана по формуле

Здесь n – число электронов, участвующих в реакции окисления – восстановления (наименьшее общее кратное числа электронов, участвующих в реакции).

Расчет констант равновесия

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 Следующая ⇒