Вычислить рН 0,05 М водного раствора хлорноватистой кислоты (HOCl).

Дано: c = 0,05 М	Решение   HOCl <=> H+ + OCl- HOCl – слабый электролит. рН = –lg[H+]; [H+] = cНOСl·α·n ,
pH – ?

n – число Н⁺ образовавшихся при диссоциации одной молекулы HOCl, n = 1.

;

К_HOCl – константа диссоциации HOCl:

К = 5,0·10^-8 (таблица),

тогда

c = 5·10^-2 · 10^-3 · 1 = 5,0 · 10^-5 моль/л,

тогда рН = – lg5,0·10^-5 = (-lg 5) + (-lg10^-5) = – 0,7 + 5 = 4,3.

Ответ: рН 0,05 М HOCl равно 4,3.

3. Определить произведение растворимости MgF₂, если его растворимость в воде при 25 ºС равна 1,17·10^-3 моль/л.

Дано: c = 1,17·10-3 моль/л	Решение   Равновесие между осадком малорастворимого электролита и насыщенным раствором над ним выражается уравнением
ПР – ?

MgF_2(к) <=> Mg²⁺ _(р) + 2F^-_(р),

ПР = [Mg²⁺ ]·[F^-]²,

[Mg²⁺ ] = c ·α·n , [F^-] = c ·α·n .

MgF₂ – сильный электролит, α = 1;

n = 1, n = 2 (из приведенного уравнения)

[Mg²⁺ ] = 1,17·10^-3·1·1 = 1,17·10^-3 моль/л;

[F^-] = 1,17·10^-3·1·2 = 2,34·10^-3 моль/л.

Тогда ПР = 1,17·10^-3·(2,34 · 10^-3)² = 6,41·10^-9.

Ответ: ПР = 6,41·10^-9.

УРОВЕНЬ C

1. Вычислить активность ионов в растворе, содержащем
0,01 моль/л нитрата кальция и 0,1 моль/л хлорида кальция.

Дано: c = 0,01 моль/л c = 0,2 моль/л	Решение   Активность ионов в растворе сильных электролитов определяется по формуле   аион = ƒСиона.   Процессы диссоциации Сa(NO3)2 и CaCl2 протекают по следующим уравнениям:
а – ? а – ? а – ?

Сa(NO₃)₂ = Са²⁺ + 2NO ; (7.1)

CaCl₂ = Ca²⁺ + 2Cl^- . (7.2)

Концентрация ионов определяется по формуле

c_ион = c_в·α·n_{ион ,}

тогда

n = 1 (7.1); n = 1 (7.2);

n = 2 (7.1) n_Cl^- = 2 (7.2); α = 1;

c = c ·α·n + c α·n =

= 0,01·1·1 + 0,1·1·1 = 0,11 моль/л.

с = с ·α·n = 0,01·1·2 = 0,02 моль/л, см. (7.1)

с = с ·α·n = 0,1·1·2 = 0,2 моль/л, см. (7.2)

Ионная сила раствора

I = 0,5(с · Z + с · Z + с · Z ).

I = 0,5(0,11·2² + 0,02·(–1)² + 0,2·(–1)²) = 0,33 ≈ 0,3.

Коэффициент активности ионов определяем из таблицы:

ƒ = ƒ = 0,81. ƒ = 0,42.

Тогда активность ионов

а = 0,81 · 0,2 = 0,162 моль/л;

а = 0,81 · 0,02 = 0,0162 моль/л;

а - = 0,42 · 0,11 = 0,0462 моль/л.

Ответ: а = 0,162 моль/л, а = 0,0162 моль/л,

а = 0,0462 моль/л.

2. Определить, образуется ли осадок, если смешали 100 см 0,01 М водного раствора хлорида кальция и 200 см 0,02 М водного раствора карбоната натрия.

Дано: с = 0,01 M с = 0,02 M V = 100 cм V =200 cм	Решение   При смешении растворов протекает следующая реакция: CaCl + Na CO = = CaCO + NaCl. Осадок CaCO образуется только в случае, если
Образуется ли осадок?

с ·с > ПР = 5·10 (таблица).

Поскольку смешали 100 cм раствора CaCl и 200 cм Na CO , то объем раствора после смешения составляет 300 cм . Тогда после смешения объем раствора CaCl от общего объема смеси составит 1/3, а объем раствора Na₂CO после смешения составит 2/3 от общего объема смеси. После смешения концентрации ионов Ca²⁺ и CO ^2- будут:

с = с · ·n ; с = с · ·n .

CaCl и Na₂CO – сильные электролиты, = 1.

Процессы диссоциации CaCl и Na CO протекают по следующим уравнениям :

CaCl = Ca + 2Cl

Na CO = 2Na + CO , тогда n = 1 и n = 1.

с = 0,01·1·1 = 3,3·10 моль/л;

с = 0,02·1·1 = 1,3·10 моль/л;

с ·с = 3,3·10 ·1,3·10 = 4,29·10 .

Так как 4,29·10^-5 > 5·10^-9 (ПР ), то осадок CaCO образуется.

Ответ: осадок CaCO образуется.

3. Вычислить рН 0,01 M водного раствора HNO₂, содержащего, кроме того, 0,02 моль/л KNO₂.

Дано: с = 0,01 M с = 0,02 M	Решение   рН = –lg с , HNO2 <=> H+ + NO , KNO2 = K+ + NO ,
рН – ?

.

Прибавление KNO₂ к раствору HNO₂ смещает равновесие диссоциации HNO₂ влево за счет возрастания концентрации NO₂^-. В результате в системе устанавливается равновесие при новых концентрациях Н⁺ и NO , но значение константы диссоциации HNO₂ остается прежним.

Тогда обозначим равновесную концентрацию ионов водорода [Н⁺] в новых условиях через х:

[H⁺] = х моль/л.

Общая равновесная концентрация [NO ] равна сумме концентраций NO , образовавшихся при диссоциации HNO₂ и диссоциации KNO₂:

[NO ] = с + с

из HNO₂ из KNO₂

Концентрация NO , образовавшихся при диссоциации HNO₂, равна х моль/л, так как при диссоциации 1 моль HNO₂ образуется 1 ион Н⁺ и 1 ион NO .

Концентрация NO , образовавшихся при диссоциации КNO₂:

с = с ·α·n = 0,2·1·1 = 0,2 моль/л.

из КNO₂

КNO₂ – сильный электролит, α = 1, n = 1,

тогда [NO ] = х + с = (х + 0,02), моль/л;

[HNO₂] = (с – х) = (0,01 – х), моль/л.

.

К = 4·10^-4, (таблица)

тогда

,

так как, х << 0,01 моль/л, то значением х, ввиду его малого значения, в выражениях (х + 0,02) и (0,01 – х) можно пренебречь и данное выражение записать в виде:

;

откуда х = 2·10^-4 моль/л.

[H⁺] = 2·10^-4 моль/л

рН = – lg(2·10^-4)= (–lg2) + (–lg10^-4) = –0,3 + 4 = 3,7.

Ответ: рН = 3,7.

8. ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

УРОВЕНЬ A

1. Какие из перечисленных солей подвергаются гидролизу: NH₄NO₂, Na₂CO₃, Al₂(SO₄)₃, NaNO₃?

Ответ: любую соль можно представить как продукт взаимодействия кислоты и основания:

NH₄NO₂ Na₂CO₃

NH₄OH + HNO₂ NaOH + H₂CO₃

слаб. слаб. сильн. слаб.

Al₂(SO₄)₃ NaNO₃

Al(OH)₃ + H₂SO₄ NaOH + HNO₃

слаб. сильн. сильн. сильн.

Гидролизу подвергаются соли, которые образованы при взаимодействии слабой кислоты и слабого основания; слабой кислоты и сильного основания; сильной кислоты и слабого основания; это соли NH₄NO₂, Na₂CO₃, Al₂(SO₄)₃. Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, гидролизу не подвергаются (NaNO₃).

2. Указать реакцию среды водных растворов солей K₂SO₃, ZnCl₂, Cr(NO₃)₃, KNO₃.

Ответ:

K₂SO₃

KOH + H₂SO₃

сильн. слаб.

Реакция среды определяется сильным электролитом, участвующим в образовании соли. Сульфит калия образован слабой кислотой и сильным основанием, поэтому реакция среды щелочная, рН > 7.

ZnCl₂ Cr(NO₃)₃

Zn(OH)₂ + HCl Cr(OH)₃ + HNO₃

слаб. сильн. слаб. сильн.

Хлорид цинка и нитрат хрома (III) образованы сильной кислотой и слабым основанием, поэтому реакция среды кислая, pH < 7.

КNO₃

КOH + HNO₃

сильн. сильн

Нитрат калия образован сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергается, поэтому реакция среды – нейтральная, рН = 7.

3. Написать полное молекулярное уравнение по данному сокращенному ионно-молекулярному уравнению:

Ca²⁺ + CО → CaCО₃↓.

Ответ: для написания молекулярного уравнения ионы Ca²⁺ и CО берем из растворимых солей (см. таблицу растворимости). Вторая образующаяся в результате реакции соль в молекулярном уравнении должна быть растворима.

СaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl

растворимая растворимая осадок растворимая

соль соль соль

УРОВЕНЬ B

1. Написать ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей:

а) сульфата хрома (III),

б) сульфида натрия