Й способ – через материальный баланс

Решение.

1. Масса 1л раствора равна: m_р-ра= r_р-ра^. V_р-ра = 1,105×1000 = 1105г. По определению массовой доли, в 100г раствора содержится 10г Аl₂(SО₄)₃, следовательно, в 1105г (т. е. в 1л) соответственно (1105×10)/100 = 110,5г. Молярная масса Аl₂(SО₄)₃ M_Аl2(SО4)3 = 342г/моль. Таким образом, в 1л раствора содержится 110,5/342 = 0,32моль Аl₂(SО₄)₃ и молярная концентрация раствора равна 0,32 моль/л.

2. Эквивалент молекулы Аl₂(SО₄)₃ равен 1/6 молекулы: Э_Аl2(SО4)3 = 1/6 Аl₂(SО₄)₃. Соответственно, 1моль-эквивалент составляет 1/6 часть моля Аl₂(SО₄)₃. Следовательно, в 1 моле Аl₂(SО₄)₃ содержится 6 моль-эквивалентов, а в 1л данного раствора 0,32×6 = 1,92моль-экв Аl₂(SО₄)₃. Молярная концентрация эквивалента равна 1,92моль/л.

3. Поскольку выше было найдено, что в 1000 мл раствора содержится 110,5г растворенного вещества, то в 1мл находится 110,5/1000 = 0,1105г Аl₂(SО₄)₃ и титр раствора Т = 0,1105 г/мл.

4. По условию, в 100г раствора содержится 10г Аl₂(SО₄)₃ и 90г Н₂О. Тогда на 1000г Н₂О приходится (1000×10)/90 = 111,11г Аl₂(SО₄)₃. Это составляет 111,11/342 = 0,325моля. Следовательно, в 1000г растворителя Н₂О содержится 0,325моля растворенного вещества Аl₂(SО₄)₃ и моляльность раствора равна 0,325моль/1000г Н₂О.

5. Из данных п. 1 следует, что в 1л раствора содержится 1105–110,5 = 994,5г Н₂О. Это составляет 994,5/18 = 55,25 молей. Откуда молярная доля Аl₂(SО₄)₃ в растворе x_Аl2(SО4)3 = 0,32/(0,32 + 55,25) = 0,0058.

 

Пример 2. Рассчитайте рН 0,02 М раствора Н₂SO₄

Решение. Запишем уравнение диссоциации серной кислоты:

H₂SO₄ Þ 2H⁺ + SO₄²ˉ .

       Cогласно уравнению при полном распаде на ионы концентрация ионов SO₄²ˉ составит 0,02 моль/л, а концентрация ионов H⁺ - в 2 раза больше, то есть 0,04 моль/л. Для расчета рН следует определить активность ионов а_Н+    в данном растворе : а_Н+= g _H+ С_H+ . Коэффициент активности найдем по правилу ионной силы из табл. Ионная сила раствора : I = 1/2( 0,02·2²+ 0,04·1 ) = 0,06  В табл. имеются данные для g _H+ при I=0,05 и I= 0,1 . Коэффициент активности для I= 0,06 найдем методом интерполяции, допуская линейную зависимость g от I в данном интервале ( см. график ). Итак, для I= 0,06, g = 0,872 . Искомое значение рН = - lg a _H+ = - lg 0,872·0,04 = 1,46.

 

            

        Ответ : рН = 1,46.

 

Пример 3 . Рассчитайте рН 0,02М раствора Н₂СО₃

Решение:  Запишем уравнение диссоциации слабого электролита:

        Н₂СО₃ Û Н⁺ + НСО₃^‾; НСО₃^‾ Û Н⁺ + СО₃²ˉ

1) Из табл.  находим K_Д1 = 4,45 ∙10^-7 ; K_Д2 = 4,8 ∙10^-11              Поскольку K_Д1 больше K_Д2 на несколько порядков , то можно учитывать только ионы Н⁺    , образующиеся в результате 1-й ступени диссоциации . На основании закона Оствальда получаем :

В данном случае можно рассчитать α  и по упрощенному выражению:

2) Концентрация ионов Н⁺    равна концентрации продиссоциировавших по 1-й ступени молекул Н₂СО₃.

Тогда по определению: α = C_{H +}/ Co ;

C_{H +} = αCo =

3) Искомое значение рН = - lg Cн+ =

      

Ответ : рН = 4,52 .

Пример 4. Рассчитайте константу гидролиза сульфит-иона по 1-й и 2-й ступени и сделайте вывод о возможности протекания гидролиза по 2-й ступени при комнатных температурах.

Решение: Запишем уравнения гидролиза иона SO₃ˉ² по двум ступеням и выражения для соответствующих констант гидролиза:

       SO₃²ˉ + H₂ O Û HSO₃ ^‾+ OHˉ,

       K_Г1 = C Н SO ₃ˉ · C_{OH ˉ} / C SO ₃ ˉ² = K_В / K Д HSO ₃ ˉ

       HSO₃^‾ + H₂O Û H₂SO₃ + OHˉ

       K_{Г 2} = C H₂SO₃ ·C OH‾ / C HSO₃‾ = K_В / K Д H₂SO₃

       Уравнение диссоциации слабой сернистой кислоты:

       H₂ SO₃ Û Н⁺ + HSO₃^‾ ( 1 ступень ) K_Д1 = 1,7·10^-2

       HSO₃^‾ Û Н⁺ + SO₃²ˉ (2 ступень) К_Д2 = 6, 3·10^-8

       Из приведенных уравнений диссоциации видно, что для расчета К_Г по 1-й ступени следует взять константу диссоциации слабого электролита по 2-й ступени и наоборот:

       K_Г1 = 10^-14 /6, 3·10^-8= 1,57·10^-7

 

       K _Г2 = 10^-14 /1, 7·10^-2= 5,9·10^-13                       

   K_Г1 >> K_Г2

           Ответ: K_Г1 =1,57·10^-7      K_Г2 = 5,9·10^-13            

Малая величина К_Г2 свидетельствует о том, что гидролиз сульфит-иона по 2-й ступени практически не идет

 

Задача 5. Рассчитать К_Г, b и рН раствора К₂ S О₃ ( С = 0,01моль/л) при 25⁰С.

Решение Диссоциация сильного электролита К₂ S О₃:                

с_о      2с_о      с_о

 К₂SО₃ → 2К⁺ + SО₃^2-

 КОН Н₂ S О₃

Сильное слабая кислота

Основание           

Гидролиз по S О₃^{2 -} :

1-ая ступень: S О₃^{2 -} + НОН Û Н S О₃ ^- + ОН ^-

 К_Г1 =   = 1,59 × 10 ^{- 7}

2-ая ступень: Н S О₃ ^- + Н₂О Û Н₂ S О₃ + ОН ^-

 К_Г2 =     = 5,9 × 10 ^{- 13} . К _Г1 > > К _Г2 ,поэтомудальнейший расчет для 1-ой ступени гидролиза.

й способ – через материальный баланс

	SO32-	НSO3-	OН-
cисход	со	0	0
Dc	x	x	x
cравн	со - x	x	x

                                                             

Þ x = [ ОН ^- ] Þ pOH Þ pH

x = [ОН^-] = 4 × 10 ^{- 5} ; pOH = - lg [ОН^-] = 4,4 ; pH = 14 -4,4 = 9,6

(Обратная задача: Зная рН раствора, рассчитать его концентрацию c ₀ .

Алгоритм решения: pH Þ pOH ; x = 10^-рОН Þ с_о )

---

Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 41; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!