Задачи для самостоятельного решения. Коэффициенты активности ионов

Коэффициенты активности ионов

РАСТВОРЫ СИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Пример 1. Рассчитайте рН раствора, содержащего в 1л 0,001 моль HCl и 0,06 моль CaCl₂ с учетом и без учета коэффициентов активности.

Решение:

Уравнение протолиза: HCl + H₂O = H₃O⁺ + Cl^-

а) без учета коэффициента активности:

[H₃O⁺] = 0,001моль/л; рН = -lg[H₃O⁺] = -lg10^-3 = 3.

б) с учетом коэффициента активности:

Ионная сила раствора I = 0,5(0,001∙1 + 0,001∙1 + 0,06∙2² + 2∙0,06∙1)= 0,182.

Коэффициент активности иона H₃O⁺ f= 0,824. а(Н₃O⁺) = 0,824∙0,001 = 0,000824. рН= -lgа(Н₃O⁺) = - lg8,24 ∙10^-4 = 3,08.

Пример 2. Рассчитайте рН 0,001М NaOH.

Решение:

pOH = -lg 10^-3 = 3. pH = 14 – pOH = 14 – 3 = 11.

Пример 3. Рассчитайте рН раствора соляной кислоты с концентрацией 10^-7 моль/л.

Решение:

При концентрации сильного электролита < 10^-6 моль/л пренебречь автопротолизом воды нельзя.

Уравнение электронейтральности: [H₃O⁺] = [Cl^-] + [OH^-]

[Cl^-] = [HCl]; [OH^-] = Kw / [H₃O⁺]; Тогда [H₃O⁺] = [HCl} + Kw/[H₃O⁺];

[H₃O⁺]² - [HCl] - Kw = 0;

[H₃O⁺] = 0,5([HCl] + √ [HCl]² + 4Kw)

[Cl^-] = 10^-7 моль/л; [OH^-] = K(H₂O)/ [H₃O⁺] = 10^-14/ [H₃O⁺];

Тогда [H₃O⁺] = 10^-7 + 10^-14/ [H₃O⁺] или [H₃O⁺]² - 10^-7 - 10 ^–14 = 0

Отсюда: [H₃O⁺] = 0,5(10^-7 + √ 10-¹⁴ + 4 ∙10^-14 = 1,67 ∙ 10^{-7 ­­} моль/л.

pH = -lg1,67 ∙ 10^-7 = 6,78.

Ионы	Ионная сила раствора
0,001	0,002	0,005	0,01	0,02	0,05	0,1	0,2
H+	0,975	0,967	0,950	0,923	0,914	0,880	0,860	0,830
Li+	0,975	0,965	0,948	0,929	0,907	0,870	0,865	0,800
Rb+,Cs+,NH4+,Ag+	0,975	0,964	0,945	0,924	0,898	0,850	0,800	0,750
K+,Cl-,Br-,I-,CN-,NO3-	0,975	0,964	0,945	0,925	0,899	0,850	0,805	0,755
OH-,F-,CNS-,MnO4-	0,975	0,964	0,946	0,926	0,900	0,855	0,810	0,760
Na+	0,975	0,964	0,947	0,928	0,902	0,860	0,820	0,755
SO42-,CrO42-	0,903	0,867	0,803	0,740	0,660	0,545	0,445	0,355
Pb2+,CO32-,SO32-	0,903	0,868	0,805	0,742	0,665	0,550	0,455	0,370
Sr2+,Ba2+,Cd2+,S2-	0,903	0,868	0,805	0,744	0,670	0,555	0,465	0,380
Ca2+,Cu2+,Zn2+,Mn2+,Fe2+,Ni2+Co2+	0,905	0,870	0,809	0,749	0,675	0,570	0,485	0,405
Mg2+,Be2+	0,906	0,872	0,813	0,755	0,690	0,595	0,520	0,450
PO43-,[Fe(CN)6]3-	0,796	0,725	0,612	0,505	0,395	0,250	0,160	0,095
Al3+,Fe3+,Cr3+	0,802	0,738	0,632	0,540	0,445	0,325	0,245	0,180
[Fe(CN)6]4-	0,668	0,570	0,425	0,310	0,200	0,100	0,048	0,021

1. Дайте определения понятиям «:идеальный» и «реальный» растворы, «активность», «ионная сила», «коэффициент активности иона».

2. Рассчитайте [Н₃О ⁺], [ОН ^-], а(Н₃О⁺), а(ОН^-) и рН:

а) 0,01 М. раствора НС1,

б) раствора Н₂SО₄ с концентрацией С[0,5Н₂SO₄ ] = 0,01 моль/л;

в) 0,2 М раствора КОН;

г ) раствора Ва(ОН)₂. с концентрацией С[0,5 Ва(ОН)₂]= 1 • 10^-3моль/л.

3. Рассчитайте молярную концентрацию:

а) раствора HBr, если рН раствора равно 1,65.

б) раствора NaOH, если рН раствора равно11,26.

4. Вычислите с учётом коэффициентов активности ионов рН вод­ного раствора, содержащего

гидроксид натрия [w(NaOH)= 0,05%] и хлорид натрия [w(NaCl)= 0,2%],.

если плотность раствора равна 1,02г/мл.

5. Рассчитайте рН раствора, содержащего в 2,5л одновременно 0,0032 моль HNO₃ и

0,0083 моль H₂SO₄.

6. Вычислите рН конечного водного раствора, полученного при смешении 20 мл 0,1 М НС1 и

20 мл О,2М KOH с последующим разбавлением водой до объёма 1л.

Дата добавления: 2014-12-27