ЗАНЯТИЕ 5

1. Знать

протолитические равновесия в водных растворах, содержащих смеси кислот или оснований, многопротонных протолитов, амфолитов.

принципы расчёта состава равновесных смесей протолитов при заданном значении рН и построения распределительных диаграмм;

общую характеристику и механизм действия кислотно-основных буферных растворов.

2. Уметь

вычислять рН растворов, содержащих смеси кислот или оснований, многоосновных кислот или многокислотных оснований, амфолитов;

рассчитывать молярные доли и равновесные концентрации протолитов при заданном значении рН;

вычислять рН и буферную ёмкость кислотно-основных буферных растворов, выбирать буферный раствор, подходящий для поддержания необходимого значения рН;

выполнять реакции обнаружения катионов VI аналитической группы.

1. Расчёт рН водных растворов, содержащих несколько кислот или оснований, многопротонных протолитов, амфолитов.

2. Расчёт состава равновесных смесей протолитов при заданном значении рН

3. Понятие о буферных системах. Кислотно-основные буферные растворы. Механизм буферного действия. Расчёт рН буферного раствора. Уравнение Гендерсона-Хассельбаха.

4. Буферная ёмкость. Факторы, влияющие на величину буферной ёмкости. Рабочая область буферного раствора. Критерии выбора буферного раствора.

1. Какие из перечисленных веществ (цианид аммония, тиоцианат аммония, карбонат натрия, гидрокарбонат натрия, гидросульфат натрия, аланин, молочная кислота) являются амфолитами? Обоснуйте свой выбор.

2. Объясните, почему растворы амфолитов удобно использовать в качестве стандартов рН?

3. Почему рН раствора H₃PO₄, несмотря на то, что данная кислота является трёхосновной, можно рассчитывать по тем же формулам, что и для одноосновных кислот?

4. При каком значении рН равновесные концентрации слабой кислоты HA, имеющей константу кислотности K_a, и сопряжённого с ней основания будут одинаковыми?

5. При каком значении рН равновесная концентрации слабого основания В будет в 100 раз больше равновесной концентрации сопряжённой с ним кислоты ВН⁺, имеющей константу кислотности K_a?

6. Значения pK_a1, pK_a2 и pK_a3 для фосфорной кислоты равны, соответственно, 2,12; 7,21 и 12,3. Необходимо рассчитать молярную долю фосфат-иона при рН 12. Какие константы при этом можно не учитывать?

7. Почему уравнение Гендерсона-Хассельбаха, в котором используются общие, а не равновесные концентрации кислоты и сопряжённого с ней основания, нельзя использовать для расчёта рН буферного раствора, состоящего, из фосфорной кислоты и дигидрофосфата калия?

8. Почему буферный раствор может поддерживать постоянным значение рН при добавлении лишь определённых, а не сколь угодно больших количеств сильной кислоты или сильного основания?

9. Рассчитайте значения буферной ёмкости для воды, 1 М HCl, 1 M NaOH.

10. К 1л 0,1 М ацетатного буферного раствора, имеющего рН 4, добавили 0,005 моль NaOH. Увеличится или уменьшится при этом его буферная ёмкость? Что произойдёт с буферной ёмкостью данного раствора, если к нему добавить 0,005 моль HCl? Какое вещество (NaOH или HCl) и в каком количестве необходимо добавить к исходному буферному раствору, чтобы повысить величину его буферной ёмкости до максимально возможной?

1. В растворе присутствуют HCl (0,1 моль/л) и H₃BO₃ (0,01 моль/л). Что можно сказать о рН данного раствора?

1) он будет примерно таким же, как и у 0,1 М HCl;

2) он будет примерно таким же, как и у 0,01 М H₃BO₃;

3) его величина будет равна среднему арифметическому рН 0,1 М HCl и 0,01 М H₃BO₃;

4) его величина будет равна среднему геометрическому рН 0,1 М HCl и 0,01 М H₃BO₃;

5) его величина будет равна сумме рН 0,1 М HCl и 0,01 М H₃BO₃.

2. Какие из перечисленных соединений не ведут себя по отношению к воде как амфолиты

1) CH₃COOK; 2) Na₂S; 3) KH₂PO₄; 4) NH₄CN; 5) NH₄SCN.

3. Как зависит равновесная концентрация бензоат-иона в 0,01 М водном растворе бензойной кислоты от рН?

4. Значения pK_a1, pK_a2 и pK_a3 для фосфорной кислоты равны, соответственно, 2,12;7,21 и 12,3. К раствору H₃PO₄ прибавили NaOH до pH 7,0. Равновесная концентрация какой из частиц в полученном растворе будет наибольшей?

1) H₃PO₄; 2) H₂PO₄^-; 3) HPO₄^2-;

4) PO₄^3-; 5) HPO₄^2- и PO₄^3-.

5. В каких случаях при смешивании указанных ниже растворов будут образовываться кислотно-основные буферные системы?

1) 50 мл 0,01 М HCl + 50 мл 0,01 М NaOH;

2) 25 мл 0,1 М HCl + 50 мл 0,1 М NH₃;

3) 50 мл 1×10^-4 М HCl + 25 мл 1×10^-4 М NH₃;

4) 50 мл 0,1 М NH₃ + 50 мл 0,1 М CH₃COOH;

5) 75 мл 0,1 М Na₂CO₃ + 50 мл 0,1 М HCl.

6. Ацетатный буферный раствор имеет рН 3,75. Что из перечисленного верно для данного раствора?

1) С(СH₃COO^-) = С(СH₃COOH);

2) С(СH₃COO^-) = 0,1×С(СH₃COOH);

3) С(СH₃COOH) = 0,1×С(СH₃COO^-);

4) С(СH₃COOH) = 100×С(СH₃COO^-);

5) С(СH₃COO^-) = 100×С(СH₃COOH).

7. Какая из перечисленных ниже буферных систем обладает самой большой буферной ёмкостью?

1) 0,03 M KH₂PO₄ / 0,03 M Na₂HPO₄;

2) 0,01 M KH₂PO₄ / 0,05 M Na₂HPO₄;

3) 0,05 M KH₂PO₄ / 0,02 M Na₂HPO₄;

4) 0,05 M KH₂PO₄ / 0,05 M Na₂HPO₄;

5) 0,05 M KH₂PO₄ / 0,01 M Na₂HPO₄.

8. Необходимо, чтобы в процессе проведения анализа рН раствора оставался равным 3. Какой буферный раствор лучше всего подходит для поддерживания такого значения рН?

1) KH₂PO₄ + NaHPO₄; 2) CH₃COOH + CH₃COONa;

3) лимонная к-та + дигидроцитрат натрия;

4) дигидроцитрат натрия + гидроцитрат натрия; 5) NH₄Cl + NH₃.