3. Буферные системы и их свойства. Вычисление значений рН буфера.

Константа автопротолиза для воды или ионное произведение воды:

К_w = [H⁺] [OH^-].

Численное значение ионного произведения воды при 22 ⁰С, так как K_w - величина постоянная лишь при постоянной температуре:

K_w = [H⁺]∙ [OH^-] = 1,8 ∙ 10^-16 ∙ 55,56 = 10^-14

Растворы, в которых концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов одинаковы, называются нейтральными растворами. При 22⁰С в нейтральных растворах концентрация как ионов водорода, так и гидроксид-ионов равна 10^-7 моль/л.

Таким образом, что степень кислотности и степень щелочности раствора можно выразить с помощью концентраций ионов H⁺ или OH^-:

Нейтральный раствор - [H₃O⁺] = 10^-7 моль/л, т.е. [H⁺] = [OH^-];

Кислый раствор - [H₃O⁺]  10^-7 моль/л, т.е. [H⁺]  [OH^-];

Щелочной раствор - [H₃O⁺]  10^-7 моль/л, т.е. [H⁺]  [OH^-].

Водородный показатель рН: рH = -lg [H⁺].

Тогда [Н⁺] = 10^-рН, где [Н⁺] - концентрация ионов водорода, моль/л.

В кислых растворах рН 7, и тем меньше, чем кислее раствор;

В щелочных растворах рН  7, и тем больше, чем больше щелочность раствора;

В нейтральных растворах рН =7.

Тогда рН + рОН = 14, рН = 14 – рОН или рОН = 14 – рН.

Пример: Рассчитать рН в 0,0025 М растворе азотной кислоты.

Решение:

1) HNO₃  H⁺ + NO₃^-, рН 7;

2) рH = -lg [H⁺];

3) Концентрация ионов водорода в растворе равна концентрации азотной кислоты,

т.е. [H⁺] = 0,0025 моль/л;

4) рН = - lg [0,0025] = 2,6 т.е. рН = 2,6.

Контрольные задания

75. Рассчитать рН в 0,1 моль/дм³ растворе ацетата натрия.

76. Вычислить рН смеси, содержащей равные объёмы 5%-ных растворов азотистой кислоты и нитрита натрия.

77. Рассчитать pН водного раствора 0,33% НNO₃ (=1 г/см³).

78. Рассчитать рН 0,025 моль/дм3 раствора угольной кислоты.

79. Вычислить рН раствора, содержащего 4,1 г ацетата натрия в 0,5 дм³ раствора.

80. К 20 мл 0,04 н НС1 прибавлено 45 мл 0,02 н КОН. Найти рН и рОН полученного раствора.

81. Рассчитать рН в 0,1 моль/дм³ растворе формиата калия.

82. Рассчитать концентрацию ионов водорода в растворе НNO₃,

если pН =2.

83. Рассчитать рН в 0,1 моль/дм³ растворе цианида натрия.

84. Вычислить рН смеси, содержащей равные объёмы 5%-ных растворов аммиака и хлорида аммония.

85. Рассчитать pН водного раствора 0,36% HCl (=1 г/см³).

86. К 15 мл 0,025 н НС1 прибавлено 10 мл 0,050 н NaOH. Найти рН и рОН полученного раствора.

87. Рассчитать рОН 1% раствора хлорида аммония.

88. Pассчитать pН раствора NaОН с массовой долей 5% ( = 1 г/см³).

89. К 0,2 н НС1 прибавлен равный объем 0,15 н NaOH. Определить рН и рОН полученного раствора.

90. Рассчитать pН 0,02 моль/дм³ раствора муравьиной кислоты HCOOH.

91. Рассчитать рН 0,1 моль/дм³ раствора нитрита натрия.

92. Рассчитать рН буферной смеси, содержащей 0,01 моль аммиака и 0,1 моль хлорида аммония в 1 дм³ раствора.

93. Рассчитать pН раствора гидроксида натрия, если в 500 см³ содержится 0,2 г NaOН.

94. Рассчитать pН и pОН 0,1 моль/дм³ раствора уксусной кислоты.

95. Рассчитать рН 0,1 моль/дм³ раствора карбоната натрия.

96. К 55 мл 0,2 н КОН прибавлено 45 мл 0,2 н НС1. Чему равен рН полученного раствора?

97. Рассчитать рН 2% раствора нитрита натрия.

98. Сколько граммов КОН потребуется для приготовления 250 см³ раствора, pН которого равна 11?

99. Рассчитать концентрацию ионов водорода в 0,2 моль/дм³ растворе сернистой кислоты.

100. К 100 см³ 0,1 моль/дм³ раствора уксусной кислоты прибавили 100 см³ 0,5 моль/дм³ раствора ацетата натрия. Вычислить рН полученного раствора.

101. Рассчитать рОН 2% раствора нитрата аммония.

102. Вычислить рН раствора, полученного при смешивании 0,1 моль/дм³ раствора аммиака и 0,1 моль/дм³ раствора хлорида аммония.

103. Рассчитать рН 0,1 моль/дм³ раствора фосфата натрия.

104. К 20 мл 0,1 н НС1 прилито 30 мл 0,1 н NaOH. Чему равен рН полученного раствора?

105. Смешали 20 мл 0,1 н NaOH и 10 мл 0,15 н раствора НС1. Вычислить рН полученного раствора.