Методика решения задач

Алгоритм решения, например, задачи: «Определить рН и степень диссоциации уксусной кислоты в растворе 0,2М по СН₃СООН и 0,1М по СН₃СООNa»:

1. Написать уравнения процессов, протекающих при образовании данного раствора, в нашем примере это:

а) (необратимо),

б) (обратимо).

2. Выбрать расчетные формулы для определения искомых величин. Для нашего примера:

и (ибо концентрация диссоциированных молекул уксусной кислоты по уравнению (б) равна ).

3. Обозначить через Х концентрацию частиц, которую нужно определить для решения задачи: моль/л.

4. Установить, равновесие какой реакции определяет концентрацию данных ионов, и использовать выражение константы равновесия этой реакции для расчета их концентрации. В нашей задаче Н⁺ образуются при диссоциации СН₃СООН [30], поэтому находим из выражения константы равновесия этого процесса:

.

5. Определить величины, входящие в полученное выражение константы из справочника или по условию задачи, или выразив через Х.

В нашем случае (по справочным данным). Концентрация молекул СН₃СООН равна исходной ее концентрации (0,2 моль/л) за вычетом того количества кислоты, которое диссоциировано на ионы и . Поскольку обозначили за Х моль/л, то, очевидно, количество диссоциированных молекул уксусной кислоты тоже будет равно Х моль/л (по уравнению (4)). Значит:

моль/л.

Концентрация ацетат-ионов складывается из , образующейся при диссоциации уксусной кислоты, то есть Х моль/л (уравнение (б)) и из концентрации ацетат-ионов, полученных при диссоциации ацетата натрия (уравнение (а)). А поскольку последний является сильным электролитом (), то при диссоциации 0,1 моль этой соли образуется 0,1 моль . Итак, суммарно[31]:

моль/л.

6. Подставить найденные значения и обозначения в выражение константы и найти Х. Для нашей задачи получим:

.

Значениями Х в качестве слагаемых пренебрегаем[32], как величинами, небольшими по сравнению с числами 0,1 и 0,2, и получаем:

, откуда .

7. Подставляем найденные значения в формулы расчета искомых величин:

,

.

Используя указанную методику, можно решать задачи и для других равновесных состояний, в частности, для системы «осадок-раствор». Например, пусть требуется определить рН раствора над осадком Zn(OH)₂ и растворимость последнего.

1. В данной системе имеет место равновесие:

.

2. Поскольку при растворении осадка образуются ионы ОН^-, то рН находим по формуле: .

Растворимость же осадка (s), т.е. число его молей в 1 л насыщенного раствора (в соответствии с уравнением (6)) будет равно .

3. Обозначим моль/л, тогда, судя по уравнению:

моль/л. [33]

4. Не только ионы , но и образуются (в основном) при растворении осадка, значит, находим их концентрацию из выражения ПР:

5. Значение ПР берем из справочника.

6. Подставляем ПР и принятые обозначения:

, откуда: ,

а и .

Дата добавления: 2014-11-20