Примеры решения задач

1. Концентрация ионов водорода в растворе равна 4^.10^-3 моль/л. Определить рН раствора.

Решение.

Округляя значение логарифма до 0,01, получим:

рН= - lg(4^.10^-3) = 2,40.

2. Чему равна концентрация гидроксид-ионов в растворе, рН кото­рого равен 10,80.

Решение.

Из соотношения рН + рОН = 14 находим:

рОН = 14 - рН = 14 - 10,80 = 3,20.

Отсюда, -lg [ОН^-] = 3,20 или lg [ОН^-] = -3,2. Этому значению лога­рифма соответствует значение [ОН^-] = 6,31^.10^-4 моль/л.

3. Вычислить степень гидролиза ацетата калия в 0,1М растворе и рН раствора.

Решение.

Уравнение реакции гидролиза:

СН₃СОО^- + Н₂О СН₃СООН + ОН^-.

Для вычисления степени гидролиза найдем, прежде всего, константу гидролиза. Для этого воспользуемся значением константы диссоциа­ции уксусной кислоты (1,8 ^. 10^-5), взятой в справочнике:

K_Г = K_H2O / K_кисл. = 10^-14 / (1,8^.10^-5) = 5,56^.10^-10.

Теперь найдем степень гидролиза:

h = =5,56^.10^-10 / 0,1 = 7,5^.10^-5.

Для вычисления рН следует принять во внимание, что в результате гидролиза каждого аниона СН₃СОО ^- образуется один гидроксид-ион. Если исходная концентрация гидролизующихся анионов С_М моль/л, а гидролизу подверглась доля h этих ионов, то при этом образовалось hС_М моль/л ионов ОН^-. Таким образом:

[OH^-] = hC_M = 7,5^.10^{-5 .} 0,1 = 7,5^.10^-6 моль/л.

Следовательно,

рОН = - lg [ОH^-] = - lg (7,5^.10^-6) = 5,12.

Отсюда,

рН= 14 – рОН = 14 - 5,12 = 8,88.

4. Определить рН 0,1 М раствора ортофосфата калия.

Решение.

Будем считать, что гидролиз практически протекает только по пер­вой ступени:

К₃РО₄ + Н₂О = К₂НРО₄ + КОН

РO₄^3- + Н₂O = НРО₄^2- + ОН^-.

Константа гидролиза по этой ступени определяется константой диссоциации образовавшейся слабой кислоты НРО₄^2-, т.е. третьей константой диссоциации ортофосфорной кислоты (1,3^.10^-12):

К_Г = К_H2O / К_Д3 = 10^-14 / (1,3^.10^-12) = 7,7^.10^-3.

Находим степень гидролиза:

h = =7,7^.10^-3 / 0,1 = 2,8^.10^-2.

Концентрация образовавшихся гидроксид-ионов равна hС_M, т.е. [ОН ^-] = 2,8^.10^-3, откуда pOH = - lg (2,8^.10^-3) = 2,55.

Окончательно получаем: рН = 14 - рОН = 11,45.

5.Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гид­ролиза солей: a) KCN, б) Na₂CO₃; в) ZnSO₄. Определите реакцию среды растворов этих солей.

Решение.

а) Цианид калия KCN – соль слабой одноосновной кислоты HCN и сильного основания КОН. При растворении в воде молекулы KCN полностью диссоциируют на катионы К⁺ и анионы CN^-. Катионы К⁺ не могут связывать ионы ОН^- воды, так как КОН – сильный электро­лит. Анионы же CN^- связывают ионы Н⁺ воды, образуя молекулы сла­бого электролита HCN. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:

CN^- + Н₂О = HCN + ОН^-

или в молекулярной форме.

KCN + Н₂О = HCN + КОН.

В результате гидролиза в растворе появляется некоторый избыток ионов ОН^-, поэтому раствор KCN имеет щелочную реакцию (рН > 7).

б) Карбонат натрия Na₂CO₃ – соль слабой многоосновной кислоты и сильного основания. В этом случае анионы соли СО₃^2-, связывая водо­родные ионы воды, образуют анионы кислой соли НСО^3-. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

СО+ Н₂О = НСО+OH^-

или в молекулярной форме

Na₂CO₃ + Н₂О = NaHCO₃ + NaOH.

В растворе появляется избыток ионов ОН^-, поэтому раствор Na₂CO₃ имеет щелочную реакцию (рН >7).

в) Сульфат цинка ZnSO₄ – соль слабого многокислотного основа­ния Zn(OH)₂ и сильной кислоты H₂SO₄. В этом случае катионы Zn²⁺ связывают гидроксильные ионы воды, образуя катионы основной соли ZnOH⁺. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:

Zn²⁺ + Н₂О = ZnOH⁺ + Н⁺,

или в молекулярной форме:

2ZnSO₄ + 2Н₂О = (ZnOH)₂SO₄ + H₂SO₄.

В растворе появляется избыток ионов водорода, поэтому раствор ZnSО₄ имеет кислую реакцию (рН < 7).

6.Какие продукты образуются при смешивании растворов Аl(NО₃)₃ и К₂СО₃? Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравне­ния реакции. Решение.

Соль Аl(NО₃)₃ гидролизуется по катиону, а К₂СО₃ – по аниону:

Аl³⁺ + Н₂О = AlОH²⁺ + H⁺.

СО₃^{2 -} + Н₂О = НСО₃^- + ОН^-.

Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идет вза­имное усиление гидролиза каждой из них, т.к. ионы Н⁺ и ОН^- обра­зуют молекулу слабого электролита Н₂О. При этом гидролитическое равновесие сдвигается вправо и гидролиз каждой из взятых солей идет до конца с образованием Al(ОН)₃ и СО₂. Ионно-молекулярное урав­нение:

2Аl³⁺ + 3СО₃^{2 -} + 3Н₂О = 2Аl(ОН)₃ + 3СО₂,

или молекулярное уравнение:

2Al(NO₃)₃ + 3К₂СО₃ +3ЗН₂О = 2Аl(ОН)₃ + 3СО₂ + 6KNO₃.