Общая химия

f – коэффициент активности. Это безразмерная величина, меньше единицы. Он характеризует степень отклонения свойств данного раствора от свойств идеального раствора.

Для бесконечно разбавленных растворов электролитов, где практически отсутствует взаимодействие ионов, активность становится равной концентрации а = С, и коэффициент активности равен единице f = 1.

Коэффициенты активности различных ионов различны. В разбавленных растворах природа ионов мало влияет на значения их коэффициентов активности. Приближенно можно считать, что коэффициент активности данного иона зависит только от его заряда и от ионной силы раствора (I), под которой понимают полусумму произведений всех концентраций, находящихся в растворе ионов на квадрат их заряда.

Пользуясь таблицей 8 (см. приложения) нетрудно установить, что в растворах с одинаковой ионной силой коэффициенты активности ионов с одинаковым по модулю зарядом одинаковы. Например, при I = 0,001:

При одинаковой ионной силе коэффициент активности однозарядного иона больше, чем двухзарядного или трехзаряд-

ного: fK fBa2 fFe3 .

62

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ К ТЕМЕ IV. РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. ИОННЫЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ. ПОВЕДЕНИЕ СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. ЗАКОН РАЗБАВЛЕНИЯ ОСТВАЛЬДА. ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ

Выберите один правильный ответ

1.СИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ ЯВЛЯЕТСЯ

1)муравьиная кислота

2)карбонат калия

3)сероводородная кислота

4)гидрат аммиака

2.К СЛАБЫМ ЭЛЕКТРОЛИТАМ ОТНОСИТСЯ:

1)ацетат натрия

2)сульфат натрия

3)уксусная кислота

4)сульфат калия

3.СТЕПЕНЬ ДИССОЦИАЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТА ЗАВИСИТ ОТ

1)массы раствора

2)объема раствора

3)объема колбы

4)концентрации раствора

4.ЗАКОН РАЗВЕДЕНИЯ ОСТВАЛЬДА СВЯЗЫВАЕТ

1)константу и степень ионизации электролита

2)число молекул, распавшихся на ионы, и общее число молекул электролита

3)произведение молярных концентраций ионов и концентрацию недиссоциированных молекул

4)концентрацию ионов Н и ОН в растворе

5.КОНСТАНТА ИОНИЗАЦИИ ЗАВИСИТ ОТ

1)массы раствора

2)объема раствора

63

3)концентрации раствора

4)температуры раствора

6.В РЕЗУЛЬТАТЕ ДОБАВЛЕНИЯ К ВОДНОМУ РАСТВОРУ МУРАВЬИНОЙ КИСЛОТЫ НЕКОТОРОЙ МАССЫ ФОРМИАТА НАТРИЯ

1)увеличится концентрация ионов водорода

2)уменьшится концентрация гидроксид-ионов

3)константа ионизации муравьиной кислоты уменьшится

4)степень диссоциации муравьиной кислоты уменьшится

7.ДОБАВЕНИЕ НЕКОТОРОЙ МАССЫ НИТРАТА АММОНИЯ В ВОДНЫЙ РАСТВОР АММИАКА ПРИВЕДЕТ К

1)уменьшению концентрации гидроксид-ионов

2)увеличению концентрации гидроксид-ионов

3)увеличению степени диссоциации гидрата аммиака

4)уменьшению константы ионизации

8.КОНЦЕНТРАЦИЯ ИОНОВ ВОДОРОДА В РАСТВОРЕ АЗОТИСТОЙ КИСЛОТЫ 0,1 МОЛЬ/Л, РАВНА (В МОЛЬ-

ИОН/Л) Ка = 5,1·10-4

11.ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ 37ОС РН = 6,9 ЯВЛЯЕТСЯ ПОКАЗАТЕЛЕМ

1)слабо кислой среды

2)кислой среды

3)нейтральной среды

4)слабо щелочной среды

64

14.ДЛЯ РАСТВОРОВ АЗОТНОЙ И МУРАВЬИНОЙ КИСЛОТ ОДИНАКОВОЙ МОЛЯРНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ СПРАВЕДЛИВО СООТНОШЕНИЕ

1)рН(НСООН) рН(HNO3 )

2)рН(НСООН) рН(HNO3 )

3)рН(НСООН) рН(HNO3 )

4)рOН(НСООН) рOН(HNO3 )

15.ДЛЯ РАСТВОРОВ ГИДРАТА АММИАКА И ГИДРОКСИДА КАЛИЯ ОДИНАКОВОЙ МОЛЯРНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ СПРАВЕДЛИВО СООТНОШЕНИЕ

1)рНКОН рНNH3 H2O

2)рНNH3 H2О рНКОН

3)рОНКОН pOHNH3 H2O

4)рНКОН рНNH3 H2O

16.ЕСЛИ рН КРОВИ = 7,3, ТО:

65

17. ДЛЯ РАСТВОРА, ПРИГОТОВЛЕННОГО РАСТВОРЕНИ-

18.ДЛЯ РАСТВОРА, ПРИГОТОВЛЕННОГО РАСТВОРЕНИЕМ 0,02 МОЛЬ НСl В 2 Л ВОДЫ

19.ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ 0,5 Л РАСТВОРА С рН = 12 НЕОБХОДИМА mKOH (г) :

20.ПРИ РАЗВЕДЕНИИ РАСТВОРА НС1 В 1000 РАЗ ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ

1)не изменится

2)уменьшится на 3 единицы

3)увеличится на 3 единицы

4)уменьшится на 2 единицы

21.ПРИ РАЗВЕДЕНИИ РАСТВОРА УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ В 100 РАЗ ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ

1)увеличится на 1 единицу

2)уменьшится на 1 единицу

3)увеличится на 2 единицы

4)уменьшится на 2 единицы

22.ПРИ РАЗВЕДЕНИИ РАСТВОРА СЛАБОГО ОСНОВАНИЯ

В10 РАЗ ГИДРОКСИЛЬНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ

1)увеличится на 1 единицу

2)уменьшится на 1 единицу

3)увеличится на 0,5 единицы

4)уменьшится на 0,5 единицы

23.ПРИ РАЗВЕДЕНИИ РАСТВОРА СИЛЬНОГО ОСНОВАНИЯ В 100 РАЗ ГИДРОКСИЛЬНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ

1)уменьшится на 1 единицу

66

2)увеличится на 1 единицу

3)уменьшится на 2 единицы;

4)увеличится на 2 единицы

24.ИОННАЯ СИЛА РАСТВОРА, СОДЕРЖАЩЕГО 0,1 МОЛЬ/Л ХЛОРИДА БАРИЯ И 0,1 МОЛЬ/Л ХЛОРИДА НАТРИЯ РАВНА

25.ИОННАЯ СИЛА 0,3 М РАСТВОРА КАКОГО ЭЛЕКТРОЛИТА ВЫШЕ

1) NaBr 2) (NH4)2SO4 3) MgSO4 4) KI

26.В РАСТВОРАХ Cu(NO3 )2 И Na2SO4 ОДИНАКОВОЙ МОЛЯРНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ

Ответы к тесту на стр. 210

Тестовые задания для самоконтроля по теме IV на стр. 297 Ответы к тестовым заданиям для самоконтроля по теме IV на стр. 313

ТЕМА V. БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

5.1. Основные понятия и определения

Постоянство рН различных биологических жидкостей в организме достигаетсмя за счет действия особых буферных систем.

Буферные системы – это системы, которые обладают определенным значением рН и сохраняют это значение постоянным при разбавлении раствора или при добавлении небольшого количества сильных кислот или щелочей. Любая буферная система состоит из двух компонентов: протолитической кислоты, которая служит для нейтрализации посторонних ОН— ионов и

67

протолитического основания, которое нейтрализует посторонние Н+ (Н3О+) ионы в растворе. Пара протолитическая кислота – протолитическое основание в составе буферных систем отличаются на один протон Н+ .

Различают два основных типа буферных систем. Буферные системы I типа состоят из слабых кислот и со-

лей этих кислот и сильных оснований. К ним относятся:

Буферные системы II типа состоят из слабого основания и соли этого основания и сильной кислоты. К ним относятся:

Среди этих буферных систем биологическую роль играет только аммиачная БС, которая действует в выделительной системе.

68

5.2. Расчет рН буферных систем I типа

Для расчета рН буферных систем I типа используется следующая формула:

5.3. Расчет рН и рОН буферных систем II типа

Для расчета рОН буферных систем II типа используется

формула: рОН рКосн lg СсолиVсоли .

CоснVосн

Для расчета рН буферных систем II типа используется формула:

где: рКb = -lgКb

К – константа ионизации слабого основания буферной системы.

ν = СV или э СэV , т.е. число моль или моль эквивалентов.

5.4. Механизм буферного действия

Буферным действием называют способность данной системы сохранять постоянство рН при добавлении сильных кислот или оснований. Сущность механизма буферного действия заключается в том, что компоненты буфера вступают в химическое взаимодействие с ионами Н+ и ОН- посторонних кислот и оснований и переводят их в связанное состояние, т.е в состав малодиссоциированных электролитов. Реакции носят характер протолитических. В буферных системах I типа, состоящих из слабой кислоты и соли этой кислоты и сильного основания,

69

роль протолитической кислоты выполняет кислота буфера, а роль протолитического основания выполняет анион соли.

В буферных системах II типа,состоящих из слабого основания и соли этого основания и сильной кислоты, роль протолитической кислоты выполняет катион соли, а роль протолитического основания – основание буфера

Рассмотрим алгоритм записи механизма буферного действия.

Пример 1. Механизм буферного действия гидрокарбонатной буферной системы

Описание механизма буферного действия производится по следующему алгоритму:

записывается состав буферной системы

H2CO3 NaHCO3 ;

состояние компонентов буферной системы в водной среде отражают уравнения ионизации или диссоциации компо-

70