Литература

1. П.М. Саргаев. Неорганическая химия. -М.: КолосС, 2004. С. 71-76; 107-108, 152-153; 171-179; 198-205.

Тема 8. Кислотно-щелочное равновесие. PHраствора Содержание темы

1. Вода - слабый электролит. Уравнение диссоциации воды.

2. Применение закона действия масс к равновесию диссоциации воды. Ионное произведение воды.

3. Концентрация водородных ионов и гидроксид-ионов в чистой воде.

4. Влияние добавления кислоты и щелочи на ионное равновесие воды. Концентрация водородных ионов и гидроксид-ионов в растворах сильных кислот и щелочей.

5. Показатель pH как характеристика водных растворов.

6. Расчет pH в растворах кислот и щелочей.

7. Дистиллированная вода как ветеринарный препарат.

8. Внутренняя среда организма, pH крови и других тканей.

9. Примеры решения задач.

Пример 1.Вычислить концентрацию ионов водорода, гидроксид-ионов и pH 0,1 н. раствора H₂SO₄(= 1, т. е. 100%).

Решение.

Н₂SO₄2 Н⁺+ SO₄^2-

(1 моль Н₂SO₄2 моль Н⁺)

Как видно из уравнения, диссоциации серной кислоты из одного моля кислоты образуется 2 моля ионов водорода. В свою очередь, 1 моль двухосновной кислоты содержит 2 моля эквивалентов. Значит, из 2 молей эквивалентов серной кислоты образуется 2 моля ионов водорода, то есть количество молей эквивалентов кислоты определяет количество молей ионов водорода Н⁺. Если отнести эти количества к 1 литру раствора, то можно сделать вывод, что концентрация ионов водорода [Н⁺] связана с нормальной концентрацией кислоты (N_кисл) простой формулой

[Н⁺] =N_кисл

В рассматриваемом случае = 1, поэтому [Н⁺] = N_кисл. По условию задачи N_кисл= 0,1, откуда [Н⁺] = 10^-1моль/л.

Из ионного произведения воды [Н⁺][ОН^-] =10^-14(моль/л)²можно найти [ОН^-]:

[ОН^-] =10^-14/ [Н⁺] = 10^-14/ 10^-1= 10^-13моль/л.

Показатель pH находим по определению:

pH = -lg[Н⁺] = -lg 10^-1= 1.

Ответ: [Н⁺] = 10^-1моль/л; [ОН-] = 10^-13моль/л; pH=1.

Пример 2.Определить нормальную концентрацию раствора гидроксида аммония, если pH этого раствора = 10,= 0,01.

Решение.По условию задачи pH=10, откуда

[Н⁺] = 10^-pH=10^-10моль/л.

Концентрацию гидроксид-ионов находим из ионного произведения воды

[ОН^-] =10^-14/ [Н⁺] = 10^-14/ 10^-10= 10^-4моль/л.

Концентрация [ОН^-] связана с нормальной концентрацией щелочи (N_щел) формулой

[ОН^-] =N_щел

По условию = 0,01. Это значит, что не все молекулы NH₄OH продиссоциировали на ионы, а только одна сотая часть, которая и дает концентрацию ионов [ОН^-] =10^-4моль/л. Соответственно, общая концентрация NH₄OH будет

N_щел= [ОН^-] /= 10^-4/ 10^-2= 10^-2экв/л.

Ответ: 0,01 н. раствор NH₄OH.

Домашнее задание

1. Вычислить pH 0,1 н. раствора НCl (= 1).

2. Вычислить pH 0,01н раствора серной кислоты при = 1.

3. Определить нормальную концентрацию раствора H₂SO₄, если pH = 2,=1.

4. Вычислить pH раствора серной кислоты, молярная концентрация которого 0,005 моль/л, =1.

5. Найдите нормальную концентрацию уксусной кислоты в растворе, если pH = 3, = 0,01.

6. Каким образом связаны показатели рН и рОН воды при 25 ^оС?

7. Определить нормальную концентрацию раствора KOH, если раствор имеет pH = 11, =1.

8. Вычислить pH 0,005 М раствора Ca(OH)₂(=1).

Лабораторная работа

Измерение pH растворов с помощью pH-метра

Реактивы и оборудование: 1) pH-метр (марки рН-150М) в комплекте с термокомпенсатором и вспомогательными и измерительными электродами; 2) дистиллированная вода, буферные растворы с pH = 1,66 и рН = 4,01, растворы задач, фильтровальная бумага, глазные пипетки; 3) стаканчики для дистиллированной воды, буферных растворов, задач, фильтровальных бумажек и глазных пипеток.