Расчет рН при разбавлении и смешивании растворов





Расчеты рН в растворах сильных электролитов

 

Для характеристики кислотности среды обычно используют величину отрицательного десятичного логарифма молярной концентрации ионов Н+, которую называют водородным показателем рН:

 

рН = - lg С(Н+)

 

для нейтральной среды рН = 7,

для кислых растворов рН < 7,

для щелочных рН > 7.

 

Аналогичным образом реакция среды может быть охарактеризована гидроксильным показателем рОН:

рОН = - lg С(ОН-),

 

С(ОН-) – молярная концентрация ионов ОН-.

 

рН и рОН связаны между собой следующим образом:

 

рН + рОН = 14

Пример1:Рассчитать рН в 0,05М растворе серной кислоты.

Решение:

Для расчета рН необходимо узнать молярную концентрацию ионов (Н+). В растворах сильных электролитов концентрацию ионов можно узнать, записав уравнение диссоциации.

H2SO4 → 2H+ + SO42-

Это уравнение показывает, что при диссоциации 1 моль H2SO4 образуется 2 моль ионов H+ и 1 моль ионов SO42-. Таким образом, если известна молярная концентрация самой серной кислоты, то молярная концентрация ионов H+ будет в 2 раза больше.

 

С (H+) = 2∙ С(H2SO4) = 2 ∙ 0,05 моль/л = 0,1 моль/л

Находим рН:

pH = – lg C(H+) = – lg 0,1 = – lg 10-1 = 1

Таблица десятичных логарифмов чисел от 0 до 10

число
lg 0,3 0,5 0,6 0,7 0,8 0,85 0,9 0,95

 

Пример 2.Рассчитать рН в 0,37% растворе гидроксида кальция (ρ = 1 г/мл).

Решение:

Записываем уравнение диссоциации электролита:

Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH-

В случае оснований нужно вначале найти молярную концентрацию ионов OH-, затем рОН, а потом рН.

В условии дана процентная концентрация раствора (ω %), ее необходимо перевести в молярную.

Перевод ω в С:

 

В этом случае нужно взять произвольную массу раствора, для удобства расчетов ее принимают за 100 г. Тогда в этой массе раствора содержится 0,37 г гидроксида кальция, или по формуле:

ω =

m (Ca(OH)2) = =

 

Молярная концентрация это:

С=

n(Ca(OH)2) =

 

Vраствора =

 

С(Ca(OH)2) = =

С(ОН-) = 2 ∙ С(Ca(OH)2) = 2 ∙ 0,05моль/л = 0,1 моль/л (См. уравнение диссоциации)

 

Находим рОН, а затем рН.

pOH = – lg C(OH) = – lg 0,1 = – lg 10-1 = 1

рН + рОН = 14, тогда

 

pH = 14 – pOH = 14 – 1 = 13

 

Пример 3.Какова молярная концентрация раствора соляной кислоты, рН которого равен 2? Чему равна ω этого раствора, если плотность 1 г/см3?

 

Решение:

Записываем уравнение электролитической диссоциации HCl:

HCl → H+ + Cl-

Зная рН раствора, можно найти молярную концентрацию ионов водорода по формуле:

С (Н+) = 10-рН

 

С (Н+) = 10-2 = 0,01 моль/л,

Из уравнения диссоциации следует, что концентрация HCl будет равна концентрации ионов H+, т.е. С (HCl) 0,01 моль/л (М).

 

Рассчитаем процентную концентрацию этого раствора.

 

 

Перевод С в ω:

 

В этом случае нужно взять произвольный объем раствора. Для удобства расчетов принимают объем равным 1 литру (1000 мл), тогда n = 0,01 моль, что следует из формулы:

С=

Находим массу вещества и массу раствора:

m (в-ва) = n ∙ V = 0,01моль ∙ 36,5 г/моль=0,365 г

 

m (р-ра) = V∙ρ = 1000 мл∙1 г/мл=1000 г

 

ω = =

 

Расчет рН при разбавлении и смешивании растворов

Пример 4.10 мл0,01М раствора соляной кислоты разбавили водой до 500 мл. Рассчитайте рН полученного раствора.

Дано:

С1(HCl)= 0,01моль/л

V1(HCl)= 10 мл

V2(HCl)= 500 мл

 

Решение:

Чтобы узнать рН, нужно рассчитать молярную концентрация полученного раствора, т.е. С2.

Следует учесть, что число моль соляной кислоты в процессе разбавления не меняется. Поэтому сколько моль HCl было до разбавления, т.е. в первом растворе, столько моль этой же кислоты окажется и во втором растворе:

n1 = n2,

или

С1V1 = C2V2

C2 = = С1

C2 =

2-й вариант расчета C2:

показывает во сколько раз разбавили раствор: = ,

значит в 50 раз уменьшилась концентрация полученного раствора по сравнению с исходной , т.е. С1.

C2 =

 

Записываем уравнение электролитической диссоциации HCl:

HCl → H+ + Cl-

Из уравнения диссоциации следует, что С(H+) = С (HCl) = 0,0002 моль/л.

 

pH = – lg C(H+) = – lg 0,0002 = – lg 2∙10-4 = 4 – lg 2= 4 – 0,3 = 3,7

см. таблицу логарифмов

 

Для перевода концентраций можно использовать формулу:

 

C =

 

ω =

В этом случае нужно брать следующие единицы измерения используемых величин:

ω – в долях от единицы,

ρ – в г/л,

M – моль/л.

 

Пример 2:

0,37% раствор гидроксида кальция (ρ = 1 г/мл).

 

C =

Пример 3.

С (HCl) 0,01 моль/л, ρ = 1 г/мл.

ω = или 0,0365%

 





Читайте также:
Понятие о дефектах. Виды дефектов и их характеристика: В процессе эксплуатации автомобилей происходит...
Восстановление элементов благоустройства после завершения земляных работ: Края асфальтового покрытия перед его восстановлением должны...
Русский классицизм в XIX веке: Художественная культура XIX в. развивалась под воздействием ...
Методика расчета пожарной нагрузки: При проектировании любого помещения очень важно...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

Поиск по сайту

©2015-2021 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2018-03-19 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.016 с.