Оглавление:
Водородный показатель. Произведение растворимости. Гидролиз солей
Пример 79
Каково значение pH раствора, концентрация ионов 
которого равна 
моль/л ?
Решение:
откуда
Пример 80
Какова концентрация ионов водорода и ионов гидроксила раствора, pH которого равен 10,3?
Решение:
По таблицам логарифмов находим: 
моль/л. Так как 
, определяем 
:
Пример 81
Определить pH растворов сильных электролитов:
а) 0,1 молярного раствора 
(а = 0,92; f = 0,79);
б) 0,01 молярного раствора 
(а = 0,93; f = 0,90).
Решение:
1) Для 0,1 молярного раствора находим:
где 
— степень диссоциации;
Затем определяем:
где а — активность, т.е. проявляющаяся концентрация ионов;
с — реальная концентрация;
f — коэффициент активности, для очень разбавленных растворов 
, тогда а ~ с.
Активность ионов водорода находим по формуле
Определяем pH раствора, причем вместо реальной концентрации используем активность:
2) Для 0,01 молярного раствора КОН:
Пример 82
Определить pH 0,6 молярного раствора 
Решение:
Для слабого электролита расчет pH производится по величине константы дисоциации 
. И так как величины концентраций очень малы, активность 
тогда
где 
— равновесная концентрация, однако в связи со слабой диссоциацией принимают ее равной общей концентрации молекул кислоты, как диссоциированных, так и недиссоциированных:
Задача № 2. Расчеты по произведению растворимости.
Пример 83
Рассчитать произведение растворимости 
, если его растворимость равна 
г/л.
Решение:
Для выражения растворимости малорастворимых веществ чаще всего используются два способа ее выражения.
1. Растворимость в граммах на литр раствора
где 
— растворимость вещества, г/л;
— масса растворенного вещества, г;
— объем раствора, мл.
Тогда концентрация какого-либо иона растворенного вещества определяется по формуле
где М — молярная масса растворенного вещества;
i — индекс иона в формуле.
2. Растворимость в молях молекул растворенного вещества на литр раствора
где — растворимость, моль/л.
Тогда концентрация какого-либо иона растворенного вещества определяется по формуле
В настоящей задаче растворимость выражена в граммах на литр. Вычислим концентрацию ионов 
и ионов ОН в насыщенном растворе :
Найдем произведение растворимости :
Пример 84
Определить концентрацию ионов 
и растворимость 
, выраженную в граммах на литр насыщенного раствора 
Решение:
Примем концентрацию 
равной X, тогда 
= 2Х, так как диссоциация одной молекулы 
дает один ион 
и два иона 
.
Определим растворимость соли в граммах на литр:
где С — концентрация какого-либо иона;
i — его индекс.
Пример 85
Будет ли наблюдаться осаждение сульфата кальция при смешивании одинаковых объемов 0,002 молярного раствора 
и 0,004 молярного раствора 
? Если в этих условиях осаждение не будет наблюдаться, какова должна быть концентрация в исходном растворе, чтобы началось осаждение 
?
Решение:
Условие осаждения осадков следующее:
Определяем концентрации ионов 
в полученном растворе.
Для упрощения расчетов принимаем 
для рассмотренных солей. При смешении одинаковых объемов обоих растворов общий объем полученного раствора удваивается, а значит, первоначальная концентрация растворенных веществ уменьшается вдвое.
Произведение концентраций ионов 
Произведение растворимости 
Произведение концентраций ионов ниже, чем произведение растворимости 
, таким образом, образование осадка наблюдаться не будет.
Чтобы наблюдалось осаждение должно выполняться следующее условие:
Таким образом, концентрация ионов кальция должна быть выше 
моль/л, а в исходном растворе (до разбавления) она должна быть выше 
моль/л, чтобы наблюдалось осаждение .
Пример 86
Что произойдет, если в 1 л насыщенного раствора 
добавить 2 л 3-молярного раствора 
?
Решение:
Определяем, прежде всего, концентрацию ионов 
в исходном растворе:
После добавления в исходный раствор 2 л 3-молярного раствора 
концентрация ионов свинца уменьшится:
Концентрация в полученном растворе
Определяем концентрацию образующихся от диссоциации молекул ионов 
в полученном растворе, пренебрегая концентрацией ионов , внесенных 
, из-за ее малой величины.
Произведение концентраций 
что выше.
чем произведение растворимости 
.
Таким образом, будет наблюдаться осаждение . Теперь можно рассчитать массу полученного осадка .
Для этого определим концентрацию ионов свинца в насыщенном растворе после осаждения :
Так как концентрация ионов 
в полученном растворе до осаждения была 0,013 моль/л, то концентрация ионов свинца, образовавших осадок, будет следующей:
Это соответствует следующей концентрации РЬ, дающей осадок:
Определяем массу осадка:
Пример 87
Можно ли полностью осадить ионы 
, добавляя 
до концентрации ионов 
, равной 2 моль/л 
? Если нет, то какой должна быть концентрация ионов 
, чтобы осаждение ионов 
было полным?
Решение:
В аналитической химии принято считать полным осаждение ионов при их концентрации ниже 
моль/л. Определяем концентрацию ионов в полученном растворе:
моль/л, а значит, осаждение ионов 
считается неполным.
Для полного осаждения ионов должно выполняться следующее условие: 
моль/л, тогда
Практически такую концентрацию достичь невозможно.
Таким образом, полностью осадить ионы ионами невозможно.
Пример 88
В каком направлении смещено равновесие следующих ионообменных реакций:
Решение:
Рассмотрим на примере последней реакции.
Равновесие ионообменных реакций с участием малорастворимых веществ смещено в сторону образования вещества с меньшим произведением растворимости.
Равновесие данной реакции смещено в сторону образования 
, так как 
посылает в раствор меньшее число ионов 
, чем 
:
Задача 76.85
Написать молекулярные и ионные уравнения гидролиза следующих солей: 
. Указать характер среды водных растворов этих солей.
Решение:
Вначале определяется природа соли.
Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой и, наоборот, сильным основанием и слабой кислотой, подвергаются частичному гидролизу, в большинстве случаев преимущественно по I ступени, при этом в уравнении гидролиза ставятся две стрелки в противоположных направлениях 
, указывающие на незначительное протекание гидролиза.
Соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергается.
Для написания ионного уравнения гидролиза применяют те же правила, что и при написании ионных уравнений любых ионообменных реакций: мало-диссоциируемые молекулы или ионы записывают в неизменном виде, тогда как молекулы сильных электролитов записывают в виде ионов.
1. 
— соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой:
, среда щелочная.
2. 
— соль, образованная сильным основанием и слабой двухосновной кислотой.
Гидролиз протекает преимущественно по I ступени:
, среда щелочная.
По II ступени гидролиз практически не протекает, равновесие сильно смещено влево:
pH > 7, среда слабощелочная.
3. 
— соль, образованная сильной кислотой и слабым основанием:
4. 
— соль, образованная сильной кислотой и слабым двухкислотным основанием.
Гидролиз протекает преимущественно по I ступени:
По II ступени гидролиз практически не протекает, равновесие сильно смещено влево:
5. 
— соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой. Подвергается полному гидролизу:
, среда, близкая к нейтральной.
6. 
— соль, образованная сильной кислотой и сильным основанием:
, среда нейтральная.
Задача 64
Рассчитать константу гидролиза и pH водных растворов следующих солей:
Решение:
1) Для соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием,
Находим в справочнике:
Выражение константы гидролиза:
Так как 
, то
Предположив, что соль 
диссоциирует полностью, вместо 
подставляем 
:
2) Для соли, образованной сильной кислотой и слабым основанием,
Находим в справочнике:
Выражение константы гидролиза имеет вид
Так как 
, то
Предположив, что соль 
диссоциирует полностью, вместо 
подставляем []:
3) Для соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой,
Находим в справочнике:
Химическое равновесие смещено в сторону продуктов гидролиза.
Характер среды слабощелочной, так как 
образуются в равном количестве, причем сила 
намного больше, чем HCN:
Рассчитаем концентрацию в состоянии равновесия.
В начальный момент концентрации следующие:
В состоянии равновесия:
В состоянии равновесия концентрации следующие:
Производим расчет pH, используя выражение константы диссоциации 
Предположив, что 
диссоциирует полностью, вместо 
подставляем концентрацию , так как количество ионов, полученных при диссоциации 
, ничтожно мало по сравнению с количеством ионов 
,
полученных при диссоциации :
. Среда слабощелочная.
Задача 65
Написать уравнение совместного гидролиза двух солей: 
.
Решение:
Так как данные соли противоположного типа — 
образована слабым основанием и сильной кислотой, a 
образована сильным основанием и слабой кислотой, то при растворении в воде они дают разную реакцию растворов:
При сливании растворов происходит взаимная нейтрализация:
Это смещает оба равновесия вправо, и становятся возможными следующие стадии гидролиза:
В итоге происходит полный гидролиз:
Эти задачи взяты со страницы решения задач по неорганической химии:
Задачи с решением по неорганической химии
Возможно эти страницы вам будут полезны:
