Эталоны решения задач

Задача 1. Вычислить [H⁺] и рН раствора 0,003 М HCl при температуре 298К.

Решение:

Дано: СМ (HCl) = 0,003 моль/л	Соляная кислота – сильный электролит, который в водном растворе практически полностью диссоциирует на ионы. Так как концентрация HCl мала, то коэффициент активности (fa) равен приблизительно 1, а активность (а) равна концентрации. Тогда, активность ионов водорода ( а(Н+) или [H+] ) равна: [H+] = Cн (HCl)
рН - ? [H+] - ?

1. Определяем [H⁺] : [H⁺] = C_M (HCl) = 0,003

(С_М (HCl) = C_н (HCl) )

2. Определяем рН: рН = - lg[H⁺] = - lg0,003 = 2,52.

Ответ: [H⁺] = 0,003 моль/л; рН = 2,52.

Задача 2. Вычислить рН 0,01 М раствора NH₄OH при температуре 298К , если степень диссоциации гидроксида аммония равна 0,042.

Дано: СМ (NH4OH) = 0,01 моль/л a = 0,042	Решение: NH4OH ⇄ NH4+ + OH–
pH - ?

1.В разбавленном растворе слабого электролита активность гидроксид-ионов равна:

[OH^–] = С_н  a = 0,01 0,042 = 4,2 10^–4 моль/л С_н (NH₄OH) = С_М (NH₄OH)

2. pOH = – lg [OH^–] = – lg 4,2 10^–4 = 3,38

3. pH = 14 – pOH = 14 – 3,38 = 10,62.

Ответ: рН = 10,62.

Задача 3. Вычислить степень диссоциации молочной кислоты, [H⁺] и рН 0,1 М раствора молочной кислоты при температуре 298К, если константа диссоциации молочной кислоты (К_д) равна 1,3810^–4.

Решение:

Дано: СМ (кислоты) = 0,1 моль/л Kд (кислоты) = 1,3810-4.	Молочная кислота является слабой одноосновной кислотой и диссоциирует по схеме: CH3CH(OH)COOH ⇄ CH3CH(OH)COO– + H+
a - ? [H+] - ? рН - ?

1. Определяем степень диссоциации:

Для разбавленных растворов слабых бинарных электролитов применима формула:

a = (Упрощенное выражение закона разбавления Оствальда).

Тогда, a = = = 3,710^–2 = 0,037

2. Определяем [H⁺] : [H⁺] = С_н  a = 0,1  0,031 = 0,0037 моль/л

С_М (CH₃CH(OH)COOH) = С_н (CH₃CH(OH)COOH)

3. Определяем рН: рН = – lg [H⁺] = –lg 0,0037 = 2, 43

Ответ: a = 0,037, [H⁺] = 0,0037 моль/л , рН = 2,43

Задача 4. Вычислите степень диссоциации и концентрацию уксусной кислоты, а также концентрацию ионов водорода в растворе уксусной кислоты, рН которого равен 3,87. Константа диссоциации уксусной кислоты при температуре 298К равна 1,7510^–5.

Дано: рН = 3,87 Кд = 1,75  10-5	Решение: 1. Определяем [H+]: [H+] =10–pH = 10–3,87 = 0,000135
[H+] - ? СМ - ? a - ?

2. Определяем С_М: Уксусная кислота диссоциирует по схеме:

CH₃COOH ⇄ CH₃COO^- + H⁺.

Константа диссоциации выражается отношением: К_д =

[H⁺] = [CH₃COO^-] , а [CH₃COOH] в разбавленном растворе слабого бинарного электролита можно принять равной С_М . Тогда: К_д =

Отсюда: С_М = = = 0,00104.

3. Определяем a: Для разбавленных растворов слабых бинарных электролитов применима формула: a = = = 0,13.

Ответ: [H⁺] = 0,000135 моль/л; С_М = 0,00104 моль/л; a = 0,13.