Ионное произведение воды. Водородный показатель

Примеры решения задач

Задача 4.1. Концентрация ионов водорода в растворе равна 4∙10^–3 моль/л. Определить рН раствора.

Решение: рН = -lg(4∙10^–3) = 2,40.

Задача 4.2. Определить концентрацию [H⁺] в растворе, рН которого равен 4,60.

Решение: рН = -lg[H⁺] = 4,6; следовательно, [H⁺] = 2,5∙10^–5 моль/л.

Задача 4.3. Чему равна концентрация [OH^–] в растворе, рН которого равен 10,80?

Решение: Из соотношения рН + рОН = 14 имеем рОН = 14 – рН = 3,20.

Отсюда -lg[OH^–] = 3,2; lg[OH^–] = -3,20.

Этому значению логарифма соответствует значение

[OH^–] = 6,31∙10^–4 моль/л.

Задача 4.4. Определить концентрацию HCO₃^– и CO₃^2– в 0,01 М растворе H₂CO₃, если рН этого раствора равен 4,18.

Решение: Найдем концентрацию [H⁺] в растворе

-lg[H⁺] = 4,18;

[H⁺] = 6,61∙10^–5 моль/л

H₂CO₃ H⁺+HCO₃^– диссоциация по первой ступени

Подставляя значения [H⁺] и [H₂CO₃], находим

HCO₃^– H⁺+CO₃^2– диссоциация по второй ступени

.

Задачи для самостоятельной работы:

4.5. Найти молярную концентрацию ионов H⁺ в водных растворах, в которых концентрация гидроксид-ионов (в моль/л) составляет:

а) 10^-4; б) 3,2∙10^-6; в) 7,4∙10^-11.

4.6. Найти молярную концентрацию ионов OH^– в водных растворах, в которых концентрация ионов водорода (в моль/л) равна:

а) 10^-3; б) 6,5∙10^-8; в) 1,4∙10^-12.

4.7. Вычислить рН растворов, в которых концентрация ионов H⁺ (в моль/л) равна: а) 2∙10^-7; б) 8,1∙10^-3; в) 2,7∙10^-10.

4.8. Вычислить рН растворов, в которых концентрация ионов OH^– (в моль/л) равна: а) 4,6∙10^-4; б) 5∙10^-6; в) 9,3∙10^-9.

4.9. Вычислить рН 0,01 н. раствора уксусной кислоты, в котором степень диссоциации кислоты равна 0,042.

4.10. Определить рН раствора, в 1 л которого содержится 0,1 г NaOH. Диссоциацию щелочи считать полной.

4.11. Во сколько раз концентрация ионов водорода в крови (рН = 7,36) больше, чем в спинномозговой жидкости (рН = 7,53)?

4.12. Определить [H⁺] и [OH^–] в растворе, рН которого равен 6,2.

4.13. Вычислить рН следующих растворов слабых электролитов: а) 0,02 М NH₄OH; б) 0,1 М HCN; в) 0,05 н. HCOOH; г) 0,01 М CH₃COOH.

4.14. Чему равна концентрация раствора уксусной кислоты, рН которого равен 5,2?

4.15. Вычислить значения и в 0,2 н. растворе NaOH, считая .

4.16. Используя данные табл. 2 приложения, найти 0,005 н. раствора HCl, содержащего, кроме того, 0,015 моль/л NaCl.

4.17. Степень диссоциации слабой одноосновной кислоты в 0,2 н. растворе равна 0,03. Вычислить значения [H⁺], [OH^–] и pOH для этого раствора.

4.18. Рассчитать рН раствора, полученного смешением 25 мл 0,5 М раствора HCl, 10 мл 0,5 М раствора NaOH и 15 мл воды. Коэффициенты активности ионов принять равными единице.

4.19. Вычислить рН 0,1 н. раствора уксусной кислоты, содержащего, кроме того, 0,1 моль/л CH₃COONa. Коэффициенты активности ионов считать равными единице.

4.20. Как изменится рН, если вдвое разбавить водой: а) 0,2 М раствор HCl; б) 0,2 М раствор CH₃COOH; в) раствор, содержащий 0,1 моль/л CH₃COOH и 0,1 моль/л CH₃COONa?

4.21. Указать, какие из рядов перечисленных ниже кислот соответствуют возрастанию рН в растворах одинаковой молярной концентрации:

а) HCN, HF, HOCl, HCOOH, CH₂ClCOOH; б) HNO₃, HNO₂, CH₃COOH, HCN; в) HCl, CH₂ClCOOH, HF, H₃BO₃.

4.22. В 0,01 н. растворе одноосновной кислоты рН = 4. Какое утверждение о силе этой кислоты правильно: а) кислота слабая; б) кислота сильная.

4.23. Как изменится кислотность 0,2 н. раствора HCN при введении в него 0,5 моль/л KCN: а) возрастает; б) уменьшится; в) не изменится?

4.24. Как надо изменить концентрацию ионов водорода в растворе, чтобы рН раствора увеличился на единицу: а) увеличить в 10 раз; б) увеличить на 1 моль/л; в) уменьшить в 10 раз; г) уменьшить на 1 моль/л?

4.25. Сколько ионов водорода содержится в 1 мл раствора, рН которого равен 13: а) 10¹³; б) 60,2∙10¹³; в) 6,02∙10⁷; г) 6,02∙10¹⁰?

4.26. Как изменится рН воды, если к 10 л ее добавить 10^–2 моль NaOH: а) возрастет на 2; б) возрастет на 3; в) возрастет на 4; г) уменьшится на 4?

4.27. Чему равен рН нейтрального раствора при 50 ^оС: а) 5,5; б) 6,6;

в) 7,0?