Формулы для вычисления рН растворов сильных кислот и оснований

Кислота	Основание
В очень разбавленных растворах (при С≤10-2 моль/л) fi ≈ 1
pH = -lg [H+]	pH = 14 + lg [OH-]

Пример 4.7.Вычислите активность ионов Н⁺ и NO , а также рН 0,3 М раствора HNO₃.

Решение. Так как концентрация азотной кислоты достаточно ве­лика, рН раствора вычисляем с учетом коэффициента активности f (см. табл. 4.5). Коэффициент активности рассчитываем согласно табл. 4.4 в зависимости от ионной силы раствора τ, которую вычисляем по фор­муле (4.5).

HN0₃ = H⁺ + NO₃^-; τ = 0,5 (0,3 • 1² + 0,3 • (-1)²) = 0,3

;

Активность ионов определяем по формуле (4.13):

[Н⁺] = [ ] = =0,3 моль/л

Согласно табл. 4.5, рН = -lg(0,66• 0,3) = 0,7.

Пример 4.8.Вычислите рН раствора ацетата натрия, если в 250 мл раствора содержится 0,1 г соли.

Решение. В водном растворе ацетата натрия имеет место равновесие:

СН₃СОО^- + Н₂О ↔ СН₃СООН + ОН^-,

т. е. гидролиз соли по аниону (см. табл. 4.6). (см. при­ложение 1).

Определяют молярную концентрацию раствора CH₃COONa: С CH₃COONa =ν ^. 1000/250, ν ₌ 0,1/82 = 0,001 моль — количество веще­ства, содержащееся в 250 мл раствора (82 — молярная масса СН₃COONa). Следовательно, С_{СНзС00№} =0,001^.1000/250 = 0,004 моль/л.

Согласно табл. 4.6, pH = 7 + 4,76 + lg 0,004 = 8,18.

Пример 4.9.Сколько миллилитров 0,1 М раствора NH₄Cl надо добавить к 50 мл 0,1 Мраствора аммиака, чтобы получился буферный раствор с рН 9,3?

Решение. Концентрация NH₄OH в буферной смеси NH₄OH + NH₄Cl будет определяться соотношением: N₁ • V₁ = N₂ • V₂, следовательно,

^С_Nн₄он =0,1-50/(50 + V_C), С_NH4Cl=0,1^.V_C/(50 + V_C),

где V_C — добавленный объем раствора соли NH₄Cl (мл).

Учитывая pK_NH4OH = 4,76 (см. приложение 1), согласно табл. 4.7, мож­но записать:

9,3 = 14 - 4,76 + lg (0,1 ^. 50/0,1 ^. V_C);

lg (50/V_c) = 0,06; 50/V_C =10^0,06;V_c = 43,5 мл.

Пример 4.10.Приготовьте 20 мл буферного раствора с рН 4,0.

Решение. Выбирают уксусную или муравьиную кислоту (так как рК_{сн3 соон} = 4,76, а рК_HС00Н = 3,75 , то есть близко к задаваемому значе­нию рН) и соль CH₃COONa или HCOONa. Допустим, выбрали СН₃СООН и CH_aCOONa равных концентраций. В этом случае концентрации компонентов в уравнении табл. 4.7 можно заменить на соответствую­щие объемы:

; ;

; 10^0,76= ; 5,75=

Откуда =17,04 мл, следовательно, =20-17,04=2,96 мл.

Выполнить задания

1. Вычислите рН следующих растворов:

• 0,4% гидроксида натрия, плотность 1,002 г/см³;

• 0,74% гидроксида калия, плотность 1,004 г/см³;

• 0,1 М азотистой кислоты;

• 0,2 М цианистоводородной кислоты;

• 0,01 М муравьиной кислоты;

• 0,1 М фенола;

• 0,02 М бензойной кислоты;

• 0,1 М гидроксиламина;

• 0,2 М анилина.

2. Вычислите рН среды в 0,1 М растворах следующих протолитов: цианида калия; сульфита натрия; гидросульфита натрия; карбо­ната натрия; гидрокарбоната натрия; карбоната аммония; фосфа­та натрия.

3. Вычислите рН среды, если навеску 0,05 г нитрата аммония ра­створили в 100 мл раствора.

4. Вычислите степень диссоциации в 0,01 М растворах: азотистой кислоты; уксусной кислоты; синильной кислоты; гидроксида ам­мония; анилина; гидроксиламина.

5. Вычислите кажущуюся степень диссоциации в 0,5 М растворах: а) соляной кислоты при рН 0,37; б) гидроксида калия при рН 13,5.

6. Вычислите концентрацию ионов водорода и гидроксила в ра­створе, рН которого равен: 2; 9; 6.

7. Вычислите рН смеси, содержащей равные объемы 5% растворов уксусной кислоты и ее натриевой соли.

8. Вычислите рН 0,001 М раствора гидроксида аммония в присут­ствии 0,1 М раствора хлорида аммония.

9. Вычислите рН 0,01 М раствора иодноватистой кислоты (НIO) в присутствии О,1 М раствора ее соли (NaIO).

10. Вычислите рН смеси аммиака и хлорида аммония, если она при­готовлена из 0,1 М растворов этих веществ в отношении 1 : 9.

11. Вычислите рН смеси, если к 200 мл 0,1 М раствора NH₄0H доба­вить 2,14 г хлорида аммония.