Решение

Уксусная кислота является слабым электролитом. Ее ионизация в водном растворе протекает согласно уравнению:

CH₃COOH + H₂O ⇄ CH₃COO^- + H₃O⁺

и характеризуется константой кислотности К_а(CH₃COOH), связанной с ее молярной концентрацией С_а и степенью ионизации α_а уравнением:

K_a(CH₃COOH) =

1. Находим молярную концентрацию уксусной кислоты в растворе:

С_а = С(CH₃COOH) = 1000·d_р-ра·ω(CH₃COOH)/М(CH₃COOH) = 1000·1,00·0,0100/60,05 = 0,167 моль/л

2. Определяем степень ионизации уксусной кислоты в растворе:

Так как >> 400, то α_а < 5%, следовательно 1 – α_а = 1 и К_а(СН₃СООН) = С_аα_а²

= 1,02·10^-2 или 1,02 %

3. Вычисляем равновесную концентрацию ионов H₃O⁺, их активность и рН раствора:

[H₃O⁺] = C_aα_a = 1,02·10^-2·0,167 = 1,71·10^-3 моль/л

a(H₃O⁺) = [H₃O⁺]·f(H₃O⁺) = 1,71·10^-3·1,00 = 1,71·10^-3 моль/л

pH = – lg a(H₃O⁺) = – lg 1,71·10^-3 = 2,77

12. Рассчитайте константу гидролиза, степень гидролиза и рН водного раствора нитрата аммония с концентрацией 0,100 моль/л. Коэффициенты активности ионов примите равными единице.

Решение

С точки зрения протолитической теории, гидролиз нитрата аммония в водном растворе – это реакция ионизации слабой кислоты NH₄⁺, протекающая согласно уравнению:

NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₃ + H₃O⁺

C_a(1-α_a) C_aα_a C_aα_a

Константа гидролиза нитрата аммония в водном растворе K_h(NH₄NO₃) – это константа кислотности иона аммония K_a(NH₄⁺):

K_h(NH₄NO₃) = K_a(NH₄⁺) = ,

где C_a = С(NH₄⁺) = С(NH₄NO₃), а α_a – степень ионизации кислоты NH₄⁺, или степень гидролиза (h) соли NH₄NO₃.

1. Вычисляем значение K_a(NH₄⁺):

K_a(NH₄⁺) = K_h(NH₄NO₃) = =5,68·10^-10

2. Вычисляем степень ионизации иона аммония (степень гидролиза h нитрата аммония):

так как = 1,76·10⁸ >> 400, то α_a << 5%, следовательно 1 – α_a = 1, а K_a(NH₄⁺) = С_аα_а² и

h = α_a = = 7,54·10^-5 или 7,54·10^-3%

3. Вычисляем равновесную концентрацию ионов H₃O⁺, их активность и pH раствора:

[H₃O⁺] = C_aα_a= 0,100·7,54·10^-5 = 7,54·10^-6 моль/л

a(H₃O⁺) = [H₃O⁺]·f(H₃O⁺) = 7,54·10^-6·1,00 = 7,54·10^-6 моль/л

pH = – lg a(H₃O⁺) = – lg 7,54·10^-6 = 5,12

13. Рассчитайте массу навески перманганата калия для приготовления 0,500 л раствора с молярной концентрацией эквивалента C(1/5 KMnO₄)=0,100 моль/л.

Решение

Масса вещества Х в растворе объемом V(р-ра) связана с молярной концентрацией вещества Х или его эквивалента ¹/_zХ уравнениями:

m(X) = C(X)· V(р-ра) M(X) или m(X) = C(¹/_zX)·V(р-ра)·M(¹/_zX).

Так как C(KMnO₄) = ¹/₅C(¹/₅ KMnO₄) = 0,100/5 = 0,0200 моль/л,

то m(KMnO₄) = C(KMnO₄)V(р-ра)M(KMnO₄) = 0,0200·0,500·158,04 = 1,58 г

или m(KMnO₄) = C(¹/₅KMnO₄)·V(р-ра)·M(¹/₅KMnO₄) =

=0,100·0,500·158,04/5 = 1,58 г

14. Вычислите молярную массу эквивалента кислоты в реакции нейтрализации H₂SO₄ + NaOH → NaHSO₄ + H₂O.

Решение:

Так как кислота и основание в реакции

H₂SO₄ + NaOH → NaHSO₄ + H₂O

^{1 экв. 1 экв.}

реагируют в мольном отношении 1:1, то один ион водорода кислоты взаимодействует с одной гидроксогруппой основания, следовательно в реакцию вступил один эквивалент кислоты и один эквивалент основания.

f_экв(H₂SO₄) = ¹/_z = 1 и M(¹/_zH₂SO₄) = M(H₂SO₄) = 98,07 г/моль

15. Вычислите молярную массу эквивалента соли в реакции Na₂CO₃ + 2HCl → H₂O + CO₂ + 2NaCl.