Абитуриенту

Виртуальный репетитор: решение задач

Электролитическая диссоциация. Кислоты и основания в водном растворе. Гидролиз.

Электролиты и неэлектролиты. Гидратация ионов.
Сильные и слабые электролиты.
Электролитическая диссоциация кислот, оснований и солей в водном растворе.
Кислая, щелочная и нейтральная среда раствора. Электролитическая диссоциация воды.
Водородный показатель (рН).
Расчет рН в растворах сильных и слабых кислот и оснований.
Гидролиз солей по катиону и аниону.
Необратимый гидролиз.

Примеры решения типовых задач

Задача 1. На предприятии не хватило запаса соды для нейтрализации кислотных отходов, и 3,15 кг азотной кислоты были вылиты в канализацию, а оттуда попали в пруд емкостью 10000 м³. После этого в пруду погибла вся рыба, даже такая неприхотливая, как плотва. Определите водородный показатель воды, загрязненной азотной кислотой.

Решение. Запишем уравнение реакции и условие задачи в формульном виде:

HNO₃ = H⁺ + NO₃^-- ; рН < 7

V = 10000 м³ = 1 ^. 10⁷ л;
m(HNO₃) = 3,15 кг = 3150 г;
M(HNO₃) = 63 г/моль

pH = ?

В соответствии с уравнением реакции равновесная молярная концентрация катионов Н⁺ равна концентрации азотной кислоты с(HNO₃), которая, в свою очередь, определяется так:

[Н⁺] = с(HNO₃) = {m(HNO₃) /M(HNO₃)} : V =
= (3150 /63) : (1 ^. 10⁷) [{г : (г/л)}: л] = 5 ^. 10^--6 моль/л

рН = -- lg[Н⁺] = -- lg с(HNO₃) = -- lg 5 ^. 10^--6 = 5,3

Ответ. Водородный показатель воды в пруду равен 5,3

Задача 2. Самый дешевый щелочной реагент для нейтрализации кислотных промышленных стоков - гашеная известь (гидроксид кальция). Используют как суспензию гидроксида кальция ("известковое молоко"), так и прозрачный раствор ("известковую воду"). Рассчитайте рН 0,02М раствора Ca(OH)₂.

Решение. Запишем уравнение реакции и условие задачи в формульном виде:

Ca(OH)₂ = Ca²⁺ + 2 OH^--; рН > 7

c{Ca(OH)₂} = 0,02 моль/л; pH = ?

В соответствии с уравнением реакции равновесная молярная концентрация анионов OH^-- вдвое больше концентрации гидроксида кальция c{Ca(OH)₂}:

[OH_--] = 2c{Ca(OH)₂}

рН = 14 -- pOH = 14 + lg[OH_--] = 14 + lg 2c{Ca(OH)₂} = 12,6

Ответ. Водородный показатель известковой воды равен 12,6.

Задача 3. Уксусная кислота была единственной, которую знали древние греки. Отсюда и ее название: "оксос" - кислое, кислый вкус. Уксусная кислота - слабая (диссоциирует в водном растворе только частично). Тем не менее, поскольку кислотная среда подавляет жизнедеятельность микроорганизмов, уксусную кислоту используют при консервировании пищевых продуктов, например, в составе маринадов. Установлено, что в 0,01 M растворе уксусной кислоты степень протолиза a составляет 4,2%. Рассчитайте рН этого раствора.

Решение. Запишем уравнение реакции и условие задачи в формульном виде:

CH₃COOH <<здесь знак обратимости>> H⁺ + CH₃COO^-- ; рН < 7

c(CH₃COOH) = 0,01 моль/л; a = 4,2% = 0,042

pH = ?

В соответствии с уравнением реакции равновесная молярная концентрация катионов Н⁺ связана с концентрацией уксусной кислоты с(CH₃COOH) и степенью диссоциации таким образом:

[Н⁺] = a ^. с(CH₃COOH) = 0,042 ^. 0,01 [моль/л] = 4,2 ^. 10^--4 моль/л

рН = -- lg[Н⁺] = -- lg 4,2 ^. 10^--4 = 3,4

Ответ. В данном растворе рН = 3,4

Задача 4. Одно из самых дешевых азотных удобрений - аммиачная вода, раствор аммиака. Определите степень диссоциации гидрата аммиака NH₃ ^. H₂O в 0,002М растворе, если его рН равен 10,3 при 25 ^oС.

Решение. Запишем уравнение реакции и условие задачи в формульном виде:

NH₃ ^. H₂O <<здесь знак обратимости>> NH₄⁺ + OH^-- ; рН > 7

c(NH₃ ^. H₂O) = 0,002 моль/л; pH = 10,3

a = ?

В соответствии с уравнением реакции равновесная молярная концентрация анионов OH^-- связана с концентрацией гидрата аммиака и степенью диссоциации:

[OH^--] = a ^. c(NH₃ ^. H₂O)

рН = 14 -- pOH = 14 + lg[OH^--] = 14 + lg {a ^. c(NH₃ ^. H₂O)}

a = (10 ^{pH -- 14}) : с = 10 ^{10,3 -- 14} / 0,002 = 0,093 = 9,3%

Ответ. Степень диссоциации гидрата аммиака равна 9,3.

Если приведенные здесь типовые задачи стали Вам совершенно понятны, приступайте к решению дополнительных задач.