Общая химия
.pdf20. Для большей наглядности превратим это задание в задачу. |
|
||||||
Пусть концентрация раствора НС1 была 0,01 моль/л. Как изме- |
|
||||||
нится рН при 1000 кратном разбавлении? |
|
|
|||||
|
Дано |
|
Решение |
|
|
|
|
|
Ск ты1 0,01 моль/ л |
|
НС1 – сильная кислота. Запишем уравне- |
||||
|
Vразбавление 1000 |
|
ние диссоциации |
|
|||
|
|
HС1 |
Н |
С1 . |
|
||
|
рН - ? |
|
|
||||
|
|
рН |
рС |
к ты1 |
lg0,01 lg10 2 |
2. |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
При разбавлении в 1000 раз С к-ты уменьшается в 1000 раз, зна- |
|
||||||
чит Ск ты2 10 5 моль/ л. |
|
|
|
|
|||
рН2 рСк ты2 lg10 5 5 |
|
|
|
|
|||
рН рН2 рН1 5 2 3. |
|
|
|
|
|||
рН увеличится на 3 единицы. |
|
|
|
|
|||
Правильный ответ 3. |
|
|
|
|
|
|
|
21. Зададим условия. Пусть концентрация раствора СН3СООНбыла 0,01 моль/л. Как изменится рН при 100 крат-
ном разбавлении? |
|
|||
|
Дано |
|
Решение |
|
|
Ск ты1 0,01 моль / л |
|
СН3СООН– слабая кислота. Запи- |
|
|
рК 4,76 |
|
шем уравнение ионизации |
|
|
Vразбавление 100 |
|
СН3СООН СН3СОО Н . |
|
|
|
|
|
Для слабой кислоты справедливо |
|
рН - ? |
|||
|
|
|
|
выражение: |
|
|
|
|
рН = ½ (рК + рСк-ты) |
рН1 1 (рК рСк ты1) |
1 (4,76 2) 3,38 |
|||
2 |
|
|
2 |
|
При разбавлении в 100 раз Ск-ты уменьшается в 100 раз, значит
Ск ты2 10 4 моль/ л.
рН2 12 (рК рСк ты2 ) 12 (4,76 4) 4,38
рН = 4,38 – 3,38 = 1. Или в общем виде:
221
рН рН2 рН1 |
1 |
(рК |
рСк ты2 ) |
1 |
(рК рСк ты1 ) |
1 |
(рСк ты2 |
рСк ты1 ) |
|||||
2 |
2 |
2 |
|||||||||||
|
1 |
р |
Ск ты2 |
|
1 lg10 2 |
1. рН увеличится на1 единицу. |
|
||||||
|
2 |
|
Ск ты1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Правильный ответ 1.
22. Для раствора слабого основания справедливо соотношение: рОН = ½ (рК + рСосн.).
Гидроксильный показатель до разбавления:
рОН1 |
1 (рК рСосн.1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Гидроксильный показатель после разбавления: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
рОН2 |
|
1 (рК рС |
осн.2 |
). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Раствор разбавили в 10 раз, значит концентрация Сосн. в 10 раз |
|
|||||||||||||||||||||||
уменьшилась, т.е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Сосн.2 |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
10 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Сосн.1 |
10 |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
рОН рОН2 рОН1 |
2 |
(рК рСосн.2 ) 2 (рК рСосн.1) 2 (рСосн.2 |
рСосн.1) |
|
||||||||||||||||||||
1 |
р Сосн.2 1 lg10 1 |
|
1 0,5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2 |
Сосн.1 |
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Гидроксильный показатель рОН увеличился на 0,5 единицы. |
|
|||||||||||||||||||||||
Правильный ответ 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
23. Для сильного основания справедливо выражение: |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
рОН = рСосн.; |
|
|
|
рОН1 рСосн.1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
При 100 кратном разбавлении концентрация основания в 100 раз |
|
|||||||||||||||||||||||
уменьшится, значит: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Сосн.2 |
|
1 |
|
; |
|
|
рОН рС |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Сосн.1 |
100 |
|
|
|
|
2 |
|
осн.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сосн.2 |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
рОН рОН |
рОН рС |
|
рС |
р |
С |
lg |
|
|
|
lg10 |
2 |
|||||||||||||
|
100 |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
1 |
осн.2 |
|
|
осн.1 |
|
|
|
|
|
||||||
осн.1
рОН увеличится на 2 единицы.
Правильный ответ 4.
222
24. Запишем уравнение диссоциации солей, содержащихся в растворе, и определим концентрацию ионов:
NaCl Na Cl .
При диссоциации 1 моль хлорида натрия образуется 1 моль ио-
нов Na и 1 моль ионов Cl .
СNaCl 0,1 моль/л, значитСNa 0,1моль-ион/л, СС1- 0,1моль-ион/ BaCl2 Ba2 2Cl
При диссоциации 1 моль BaCl2 образуется 1 моль ионов Ba2 и 2 моль ионов Cl .
СBaCl 0,1 моль/ л, |
значитС 2 0,1 моль-ион/л, |
С - 2 0,1 0,2моль-ион/л |
2 |
Ba |
С1 |
Общая концентрация хлорид-ионов составляет:
CCl 0,1 0,2 0,3 мольион/л.
Ионная сила раствора может быть найдена по формуле:
I 12(CNa ( 1)2 CCl ( 1)2 CBa2 ( 2)2 12(0,1 0,3 0,1 4) 0,4
Правильный ответ 2.
25. Для растворов NaBr и KI ионная сила будет равна их молярной концентрации, и будет иметь наименьшее значение. Например, для раствора NaBr:
C NaBr 0,3моль / л
NaBr Na Br
C Na C Br 0,3моль ион / л
I 12 (C Na ( 1) 2 C Br ( 1) 2 ) 12 (0,3 0,3) 0,3.
Посчитаем ионную силу раствора (NH4)2SO4 :
C(NH ) SO |
0,3моль/ л; (NH4 )2SO4 2NH4 SO42 |
||||||
4 |
2 |
4 |
|
|
|
|
|
CNH4 |
2 0,3 0,6 моль ион/ л; |
|
CSO42 0,3 моль ион/ л |
||||
I 1 (C |
|
|
( 1)2 C |
2 ( 2)2 ) |
1 |
(0,6 0,3 4) 0,9. |
|
2 |
|
NH4 |
|
SO4 |
2 |
|
|
223
Посчитаем ионную силу раствора MgSO4 : |
|
||||||
CMg2 |
0,3 моль ион/ л; |
CSO42 |
0,3 |
моль ион/ л |
|||
I 1 (C |
Mg |
2 ( 2)2 C |
2 ( 2)2 ) 1 |
(0,3 4 0,3 4) 1,2. |
|||
2 |
|
|
SO4 |
2 |
|
|
|
Ионная сила выше у раствора MgSO4.
Правильный ответ 3.
26. В разбавленных растворах электролитов с одинаковой ионной силой коэффициенты активности ионов с одинаковыми по модулю зарядами одинаковы. В данном случае ионная сила рас-
творов одинакова, значит либо f |
|
f |
Na |
, либо |
fCu 2 fSO 42 . |
NO3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Правильный ответ 2. |
|
|
|
|
ОТВЕТЫ К ТЕСТОВЫМ ЗАДАНИЯМ ПО ТЕМЕ V. БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ
1.2; 2.3; 3.4; 4.1; 5.2; 6.2; 7.1; 8.1; 9.1;10.2.
11. Гидрокарбонатная буферная система относится к буферным системам I типа, состоящих из слабой кислоты ( Н2СО3 ) и соли
этой кислоты и сильного основания ( NaHCO3 ). Расчет рН буферных систем I типа ведется по формуле:
рН рКкисл. lg СсолиVсоли . Ск тыVк ты
Подставляем данные задачи в формулу:
рН , lg |
, |
, lg |
|
, . |
|
, |
|
|
|
рН = 5,8.
Правильный ответ 2.
12. Фосфатная буферная система, относящаяся к буферным системам I типа, состоит из двух солей: дигидрофосфата натрия
224
( NaH2PO4 ), который выполняет роль кислоты, и гидрофосфата
натрия ( Na2HPO4 ), который выполняет роль протолитического
основания и является «солью» буферной системы. Подставляем данные задачи в формулу для расчета рН буферных систем
I типа: рН рКкисл. lg СсолиVсоли . Ск тыVк ты
«Соль» - это Na2HPO4 (гидрофосфат натрия), «Кислота» - это NaH2PO4 (дигидрофосфат натрия).
рН , lg , , lg , , , .,
рН = 5,8.
Правильный ответ 3.
13. Оксигемоглобиновая буферная система относится к буферным системам I типа, состоит из слабой оксигемоглобиновой
кислоты HHbO2 и соли этой кислоты KHbO2 . Используем для
расчета формулу: рН рКкисл. lg СсолиVсоли .
Ск тыVк ты
рН , lg , lg , , .
рН = 8,2.
Правильный ответ 4.
14. 1; 15.4
16. Аммиачная буферная система относится к буферным системам II типа, состоящих из слабого основания ( NH3 H2O) и со-
ли этого основания и сильной кислоты ( NH4Cl). Для расчета рН буферной системы II типа используется формула:
рН (рКосн lg СсолиVсоли ) . СоснVосн
Подставляем данные задачи в формулу для расчета:
225
рН ( , lg , ) ( , lg , ) ( , ) ,,
рН = 10,26.
Правильный ответ 1.
17. Анилиновая буферная система относится к буферным системам II типа и состоит из слабого основания C6H5 NH2 H2O и
его соли C6H5 NH3Cl . Используем формулу для расчета рН бу-
ферных систем II типа: рН (рКосн lg СсолиVсоли ) .
СоснVосн
Подставляем данные задачи в формулу для расчета:
рН ( , lg , ) ( , lg , ) ( , ) , .,
рН = 5,62.
Правильный ответ 4.
18. аммиачная буферная система относится к буферным системам II типа и состоит из слабого основания NH3 H2O и его
соли NH4Cl. Для расчета рОН буферных систем II типа ис-
пользуется формула: рОН рКосн lg СсолиVсоли .
CоснVосн
Подставляем данные задачи в формулу для расчета:
рОН , lg , , lg , , .,
рОН = 5,76. pH = 14 – pH = 8,24
Правильный ответ 2.
19.2; 20. 3; 21. 3; 22. 4; 23. 3; 24. 2; 25. 2; 26. 3; 27. 2; 28. 3; 29. 2; 30. 1
31. Буферная емкость по кислоте Вк (или ВА ) измеряется чис-
лом моль эквивалентов посторонней сильной кислоты, добавленных к 1 л раствора, чтобы изменить его рН на единицу.
226
Вк (ВА ) |
э |
, моль экв/л |
|
сильн.к ты |
|||
|
|
рН Vбуфера (л)
Подставим данные задачи в формулу для вычисления буферной емкости. Учтем, что э СэV .
Vб = 30 мл
VHCl = 3 мл |
|
νНСэ |
|
СHClVHCl |
|
, |
|
|
||
CHCl = |
0,1 |
Вк |
|
|
, мольэкв/л |
|||||
рН V (л) |
, |
|||||||||
моль/л |
|
рН V |
||||||||
|
|
б |
|
б |
|
|
|
|
||
рН = 0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Вк - ?
Вк = 0,1 моль экв/л. Правильный ответ 2:
32. Буферная емкость по основанию измеряется числом моль эквивалентов постороннего сильного основания, которые нужно добавить к буферу объемом 1 л чтобы изменить его рН на единицу.
Во (ВВ) |
сильнэ |
.осн. |
, моль экв/л |
|
|
рН Vбуфера (л)
Подставим данные задачи в формулу для вычисления буферной емкости. Учтем, что э СэV .
VB = 50 мл |
Во |
NaOH |
|
СNaOHVNaOН |
|
1 5 |
|
1мольэкв/л |
||
V |
= 5 мл |
рН VБ(л) |
рН VБ |
0,1 50 |
||||||
|
|
|
|
|||||||
NaOH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CNaOH= 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
моль/л |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
рН = 0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
B0 - ?
Bo = 1 моль экв/л. Правильный ответ 3.
33.Запишем механизм буферного действия ацетатной буферной системы:
227
CH3COOH CH3COONa
CH3COOH |
CH3COO H |
CH3COONa CH3COO Na
добавим постороннюю сильную кислоту НС1. В действие
вступит соль буфера:
CH3COONa HCl CH3COOH NaCl
Получается, что чем больше в буфере соли, тем больше посторонней сильной кислоты можно нейтрализовать. Буферная ем-
кость по кислоте определяется числом моль соли в буфере: Вк .
νС
добавим постороннее сильное основание NaOH. В действие вступит кислота буфера:
CH3COOH NaOH CH3COONa H2O
Получается, что чем больше в буфере кислоты, тем больше постороннего сильного основания можно нейтрализовать. Буферная емкость по основанию определяется числом моль кислоты в
буфере: Во .
νк
Считаем число моль соли и кислоты:
νСH COONa(соли) С V(л) , , , моль
νСН СООН(к ты) С V(л) , , , моль
νс νк
Вк Во
228
Т.к. соли в буфере больше, то буферная емкость по кислоте больше, чем буферная емкость по основанию: Bk Bo .
Правильный ответ 1.
34. Буферным отношением для БС I типа называют соотношение, c / k ,стоящее под логарифмом в формуле для вычисле-
ния рН: рН рК |
к ты |
lg |
νс |
. |
|
|
|||||
|
|
|
νк |
||
|
|
|
|
||
Механизм буферного действия: |
|||||
|
HHbO2 KHbO2 |
|
|
|
|
|
HHbO |
|
H HbO |
||
|
2 |
|
2 |
||
KHbO2 K HbO2
добавим постороннюю сильную кислоту НС1. Ее нейтрали-
зует соль буфера:
KHbO HCl HHbO KCl |
|
2 |
2 |
Чем больше в буфере соли, тем больше посторонней кислоты можно нейтрализовать, тем больше буферная емкость по кисло-
те: Вк .
νС
добавим постороннее сильное основание КOH. Его нейтрализует кислота буфера:
HHbO2 KOH KHbO2 H2O
Чем больше в буфере кислоты, тем больше постороннего сильного основания можно нейтрализовать, тем больше буферная
229
емкость по основанию: Во . В данной буферной системе буфер-
νк
ная емкость по кислоте больше: Bk Bo . Вспомним, какой компонент буферной системы какую буферную емкость харак-
Вк Во |
, т.е. в буфере соли было |
|
теризует и поставим знак > : |
|
|
νс νк
больше,
значит буферное отношение c / k 1.
Правильный ответ 1.
35. Аммиачная буферная система относится к буферным системам II типа. Запишем механизм буферного действия:
NH3 H2O NH4Cl
NH3 H2O 
NH4 OH
NH4Cl NH4 Cl
добавим постороннюю сильную кислоту НС1. Ее нейтрали-
зует соль буфера:
NH3 H2O HCl NH4Cl H2O
Чем больше в буфере основания, тем больше посторонней сильной кислоты можно нейтрализовать, тем больше буферная ем-
кость по кислоте: Вк .
νо
добавим постороннее сильное основание NaOH. Его нейтрализует кислота буфера:
NH4Cl NaOH NH3 H2O NaCl
230