Расчет рН слабых кислот и оснований в присутствии сильного электролита, содержащего и не содержащего одноименные ионы

При расчете равновесных концентраций и рН в растворах слабых кислот и оснований в присутствии сильного электролита, не содержащего одноименные ионы со слабым электролитом, необходимо учитывать влияние ионной силы раствора, т.е. при расчете использовать активную концентрацию ионов. Ионная сила в таких системах определяется только ионами сильного электролита. За счет влияния ионной силы раствора активная концентрация ионов слабого электролита снижается, вследствие чего равновесие в реакции диссоциации смещается вправо. Сильные электролиты повышают степень диссоциации слабого электролита, если сильный электролит не содержит одноименных ионов.

Пример 1. Рассчитайте равновесные концентрации, рН и степень диссоциации в 0,1 М растворе CH₃COOH в присутствии 0,1 М KCl.

Решение: Ионная сила раствора определяется ионами сильного электролита:

KCl → K⁺ + Cl^-

Для данной ионной силы по справочнику найдем значение коэффициентов активности для ионов Н⁺ и CH₃COO^- или рассчитаем по формуле:

f _H+ =0,83, f _CH3COO- =0,775

Так как:

равновесные концентрации уксусной кислоты в растворе хлорида калия можно записать как

CH₃COOH D CH₃COO^- + H⁺

C₀ 0,1

[ ] 0,1 – x 0,775x 0,83x

Если отношение , тогда x в знаменателе можно пренебречь:

,

В присутствии KCl степень диссоциации CH₃COOH увеличилась в 1,2 раза (см. пример 1 стр.21).

При расчете равновесных концентраций и рН в растворах слабых кислот и оснований в присутствии сильного электролита, содержащего одноименные ионы, необходимо учитывать как влияние ионной силы раствора, так и влияние одноименных ионов. За счет межионных взаимодействий понижается активная концентрация ионов слабого электролита, что приводит к смещению равновесия вправо, а одноименные ионы сильного электролита смещают равновесие влево. Ионная сила определяется ионами сильного электролита. Как правило, влияние одноименного иона является определяющим и степень диссоциации слабого электролита понижается.

Пример 2. Рассчитайте рН и степень диссоциации в 0,1 М растворе CH₃COOH в присутствии 0,1 М HCl.

Решение: Ионная сила раствора определяется ионами сильного электролита:

HCl → H⁺ + Cl^-

Для данной ионной силы по справочнику найдем значения коэффициентов активности для ионов Н⁺ и CH₃COO^- или рассчитаем по формуле:

f _H+=0,83, f _CH3COO-=0,775

В данном случае необходимо учитывать вклад 0,1 М HCl при расчете равновесных концентраций уксусной кислоты. Активность ионов водорода равна 0,83(0,1+ x) и процесс диссоциации можно записать как

CH₃COOH D CH₃COO^- + H⁺

C₀ 0,1

[ ] 0,1 – x 0,775 x 0,83∙(0,1+ x)

Так как отношение >400, то x в знаменателе и в числителе, стоящем в скобках можно пренебречь (x <<0,1):

,

В присутствии HCl диссоциация CH₃COOH уменьшилась в 479 раз.

В данном случае рН раствора определяется ионами водорода, образовавшимися в результате диссоциации сильной кислоты. Влияние ионов H⁺, образовавшихся в результате диссоциации слабой кислоты незначительно и их вкладом можно пренебречь.

Вопросы для самоконтроля:

1. Дайте определение кислоты и основания по теории Бренстеда-Лоури?

2. Приведите примеры положительно и отрицательно заряженных кислот и оснований по теории Бренстеда-Лоури.

3. Что такое амфолит? Приведите примеры.

4. В чем преимущества теории Бренстеда-Лоури по сравнению с теорией Аррениуса?

5. Что такое сопряженная кислотно-основная пара? Приведите примеры.

6. Какая реакция называется реакцией автопротолиза?

7. Как классифицируют растворители в зависимости от их протолитических свойств?

8. Как влияет растворитель на силу кислот и оснований?

9. Какие факторы влияют на величину ионного произведения воды?

10. Что такое рН и рОН? Их математическая связь.

11. Выведите формулы для расчёта рН в растворах сильных кислот и оснований

12. Сделайте вывод формул для расчёта рН и степени диссоциации в растворах слабых кислот.

13. Сделайте вывод формул для расчёта рН и степени диссоциации в растворах слабых оснований.

14. Как влияет на степень диссоциации слабого электролита присутствие сильного электролита, содержащего и не содержащего одноименный ион со слабым электролитом?

Дата добавления: 2014-11-16