Главная | Обратная связь

Приклади розв'язування задач

Приклад 1. Концентрація іонів водню у розчині дорівнює 4_*10^-3 моль/л. Визначити рН розчину.

Розв'язування: pH = -lg[H+] = -lg 4_*l0^-3 = 3 – lg 4 = 2,4.

Приклад 2. Визначити концентрацію іонів водню у розчині, рН якого дорівнює 4,6.

Розв'язування: pH = -lg [H⁺], звідки -lg [H⁺] = pH, -lg[H⁺] = 4,6, то­ді lg[H⁺] = -4,6 = -5,4. Звідки [H⁺]=2,5_*10^-5 моль/л.

Приклад 3. Чому дорівнює концентрація розчину оцтової кисло­ти, рН якої становить 5,2?

Розв'язування: рН= -½lgК_а – ½lgС_s = ½рК_а – ½lgС_s, lgC = (-½lgK – pH)_*2, lgC = (-½lg1,76 – ½lg10^-5 – 5,2)_*2=-0,24+5-10,4=-5,64, lg C=6,34, C=2,35_*10^-6.

Розв'язуючи варіанти контрольних завдань, слід пам’ятати, що з точки зору протолітичпої теорії:

Ø кислота — це речовина (частинка), що здатна віддавати протон (донор протонів);

Ø основа — це речовина (частинка), що здатна приєднувати протон (акцептор протонів).

Ø гідроліз — це окремий випадок реакції протолізу і його механізм для різних типів сполук буде різним залежно від того, катіон чи аніон солі, яка піддається гідролізу, бере участь у реакції.

Гідроліз за катіоном (гідроліз катіонів). Катіони металів існують у водних розчинах у вигляді аквакомплексів певного складу. Наприклад: [Сu(Н₂O)₄]²⁺, [Сr(Н₂О)₆]³⁺ тощо, у яких молекули води зв'язані з центральним атомом (катіоном металу) ковалентними зв'язками, утвореними за донорно-акцепторними механізмами (катіон — акцептор, молекули води — донори електронних пар). Далі гідратація таких аквакомплексів молекулами води здійснюється за рахунок водневих зв'язків.

Приклад 4. Як відбувається гідроліз водного розчину CuSO₄?

Розв'язування: Мідь (II) сульфат у водному розчині дисоціює на іони: CuSO₄ Cu²⁺ + SO₄^2-, іон Cu²⁺ утворює з молекулами води аквакомплекс: Сu²⁺ + 4Н₂O [Сu(Н₂O)₄]²⁺. Щоб пояснити механізм гідролізу за катіоном, необхідно з'ясувати вплив центрального атома Сu²⁺ на одну із координованих біля нього молекул води і молекули води, яка зв'язана слабшим водневим зв'язком у гідратній оболонці (за схемою):

 

Центральний атом поляризує зв’язок -О-Н^δ+ у молекулі води, відштовхуючи від себе позитивно поляризований атом водню, що приводить до послаблення і розриву цього зв'язку зі зміцненням водневого зв’язку і перенесенням протону на молекулу води у гідратній оболонці (з утворенням Н₃О⁺).

Таким чином, аквакомплекс у даній рівноважній системі виступає як донор протону, тобто як кислота (а₁), якій відповідає спряжена ос­нова (b₁). Основою (b₂) є молекула води (розчинника), якій відповідає спряжена кислота Н₃О⁺ (а₂). Вона обумовлює кисле середовище розчи­ну.

Скорочено записують таким чином:

Слід пам’ятати, що гідролізу за катіоном піддаються солі, утворені слабкими основами, і тим більше, чим менше К_b (або більше pK_b) основи. Солі, утворені сильними основами і сильними кислотами, гідролізу не піддаються.

Гідроліз за аніоном (гідроліз аніонів). Гідратація аніонів здійснюється за рахунок водневих зв’язків, утворених негативно поляризованим атомом аніона і попітнію поляризованим атомом водню молекули води у гідратній оболонці невизначеного складу (залежить від ряду умов).

Приклад 5. Як відбувається гідроліз водного розчину Na₂CO₃?

Розв'язування: Динатрій карбонат у водному розчині дисоціює на іони: Na₂CO₃ 2Na⁺ + CO₃^2-. Негативно заряджений CO₃^2- притя­гує до себе позитивно поляризований атом водню молекули води, до­датково поляризує її з перетворенням водневого зв’язку в ковалентний, при цьому протон переноситься від молекули води до аніона за схемою:

 

Скорочено записують так:

 

Реакція середовища лужна, що обумовлено нагромадженням у розчині іонів ОН^-.

Слід пам’ятати: чим більший заряд і менший розмір аніона, тим більшою мірою сіль піддається гідролізу. Такі реакції найбільш характерні для аніонів CO₃^2-, РО₄^3-, SO₃^2-, CN^-, NO₂^-, СН₃СОО^- та інших, тобто гідролізу за аніоном піддаються солі, утворені слабкою кислотою і тим більше, чим менше К_а (або більше рК_а) кислоти.

Для розрахунку ступеня гідролізу використайте закон розведення Оствальда:

де h — ступінь гідролізу, К_г — константа гідролізу, С — молярна концентрація солі.

Для розрахунку константи гідролізу використовують формули:

якщо гідроліз відбувається за аніоном, то ; якщо за катіоном, то для солей слабкої кислоти і слабкої основи , де К_г, К_b, К_а — константа відповідно гідролізу, іонізації основи, іонізації кислоти (див. табл. 3).

Для розрахунку рН солі, яка гідролізується, використовують формули:

а) pH=7 + ½pK_a + ½lgС_s

б) рН=7 - ½рК_b - ½lgС_s

в) рН=7 + ½рК_а - ½рК_b.

 

Контрольні питання

Скласти іонно-молекулярні рівняння гідролізу і визначити реакцію середовища наступних солей (відмітити значення рН=7, рН<7, рН>7):

241. АlСl₃ (к.ч. — 6, де к.ч. — координаційне число), NaCN, K₂SO₄.

242. CuSO₄ (к.ч. — 4), К₂СО₃, NaCl.

243. ZnCl₂ (к.ч. — 4), K₃PO₄, NaNO₃.

244. МgSO₄ (к.ч. — 6), NaHCO₃, Na₂SO₄.

245. FeCl₃ (к.ч. — 6), КСlO, ВаСl₂.

246. Cu(NO₃)₂ (к.ч. — 4), Na₂S, LiCl.

247. Cr(NO₃)₂ (к.ч. — 6), KNO₂, NaNO₃.

248. ZnSO₄ (к.ч. — 4), Na₂CO₃, Na₂SO₄.

249. CrCl₃ (к.ч. — 6), KCN, LiNO₃.

250. CuCl₂ (к.ч. — 4), K₃HPO₄, RbCl.

251. Fe₂(SO₄)₃ (к.ч. — 6), (NH₄)₂S, Li₂SO₄.

252. MgBr₂ (к.ч. — 6), CH₃COONa, KNO₃.

253. AI₂(SO₄)₃ (к.ч. — 6), СH₃COONH₄, NaCl.

254. NH₄Cl, Na₂SO₃, LiNO₃.

255. Cr₂(SO₄)₃ (к.ч. — 6), K₂S, Na₂SO₄.

256. Cu(NO₃)₂ (к.ч. — 4), Na₃PO₄, K₂SO₄.

257. FeCl₃ (к.ч. — 6), (NH₄)₂S, NaNO₃.

258. MgCl₂ (к.ч. — 6), К₂СО₃, LiNO₃.

259. A1(NO₃)₃ (к.ч. — 6), Ca(OCl)₂, KCl.

260. ZnSO₄ (к.ч. — 4), (NH₄)₂SO₄, Li₂SO₄.

261 Обчислити константу гідролізу калію фториду, визначити ступінь гідролізу цієї солі у розчині з С_М=0,01 і рН розчину.

Відповідь: h=3,88 10⁵; рН=7,59.

262. При якій молярнім концентрації мурашиної кислоти (К=2_*10^-4) 95% її знаходиться у недисоційованому стані?

Відповідь: 0,8 моль/л.

263. Обчислити молярну концентрацію і еквівалентність (нормальність) сірчаної кислоти, рН розчину якої дорівнює 4,2.

Відповідь: СМ = 3,15*105; СН=6,3*10 3.

264. Визначити pН розчинів хлороводневої (соляної) кислоти і натрію гідроксиду (С_Н=0,05).

Відповідь: рН=1,3; рН=12,7.

265. Обчислити ступінь гідролізу калію ацетату у розчині (С_м=0,1) і рН розчину.

Відповідь: h=7,45*10-5; рН=8,87.

266. При якій масовій частці мурашиної кислоти у розчині з густиною, яка дорівнює одиниці, [H⁺]=8,4_*10^-3 моль/л (К=2_*10^-4)?

Відповідь: 0,016.

267. Визначити a і [Н⁺] в розчині нітратної (азотної) кислоти (C_M=0,05). K=5_*10⁴.

Відповідь: 0,1; [H+]=5*10-3.

268. Обчислити рH розчину оцтової кислоти (С_н=0,1), якщо

Відповідь: 2,88.

269. Oбчислити ступінь гідролізу калію ціаніду у розчині з С_м=0,1 та рН розчину.

Відповідь: h=l, 12; рН=11,05.

270. рН розчину натрієвої солі (С_м=0,1) деякої одноосновної органічної кислоти дорівнює 10. Обчислити константу дисоціації цієї кислоти.

Відповідь: Ки=107.

271. Обчислити а і [H⁺] в розчині дихлороцтової кислоти (С_м=0,1), якщо К=5-10^-2.

Відповідь: 2,23 10-1; 2,23 10-1 моль/л.

272. Обчислити рН розчину ціанідної кислоти (С_н=0,2), якщо

K_HCl = 7,2_*1O^-10.

Відповідь: 4,92.

273. Обчислити ступінь гідролізу і рН розчину КОСl (С_м=0,01).

Відповідь: h=4,47 10~3;рН=9,65.

274. рН розчину одноосновної кислоти дорівнює 4,5 (С_м=0,1). Знайти ступінь і константу дисоціації кислоти.

Відповідь: 3,16*10-4; 10-8.

275. Скільки грамів HCOONa треба додати до 2 л розчину мурашиної кислоти з С_м=0,4 (К=2_*10^-4), щоб [Н⁺] стала дорівнювати 1_*10^-3 моль/л?

Відповідь: 10,88г.

276. Дано 10 мл 20%-ного розчину калію гідроксиду (густиною 1,18 г/см³). Розчин розбавили водою до 250 мл. Обчислити рН одержаного розчину.

Відповідь: рН= 13,2.

277. Обчислити ступінь гідролізу натрію ацетату у розчині (С_м=0,01) і рН розчину.фй

Відповідь: h=2,55*10-4; рН=8,37.

278. Обчислити ос і [Н⁺] в розчині плавикової кислоти (С_м=0,3) якщо K_HF=6,8_*10^-4.

Відповідь: 1,75 10-2; 1,42*10-2.

279. 0бчислити ступінь гідролізу NaNO₂ у розчині з С_м=0,1 і рН розчину.

Відповідь: h=1,58 10-5; рH=8,2.

280. Ступінь дисоціації слабкого бінарного електроліту у розчині дорівнює α=0,03 (С_Н=0,2). Визначити концентрацію недисоційованих молекул і константу дисоціації.

Відповідь: 0,194 моль/л; 1,8 10 4.

 

Додаток № 1

Таблиця 3.