Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Вольхин В.В. -> "Общая химия. Избранные главы" -> 48

Общая химия. Избранные главы - Вольхин В.В.

Вольхин В.В. Общая химия. Избранные главы: Учебное пособие — Перм.гос.техн. ун-т. - Пермь, 2002. — 352 c.
ISBN 5-88151-282-0
Скачать (прямая ссылка): obshaya_himiya.pdf
Предыдущая << 1 .. 42 43 44 45 46 47 < 48 > 49 50 51 52 53 54 .. 155 >> Следующая

Исходное и равновесное состояния системы характеризуются следующими концентрациями
[Н+] = [Н30+]=Х[Н(Н20)(;].
Il
CH3COOH(P) + H2O0K) H3O+(P) +
Константа кислотности уксусной кислоты
H3O+ (Р) + СН3СОО"(р).
[H3O+][CH3COO-] [CH3COOH]
веществ:
Исходные концентрации, M
Изменение концентрации, M
Равновесные концентрации, M 0,010-х
CH3COOH 0,010
[H3O+] 0,000
[CH3COO"] 0,000
-л: + х
+ X
X
X
Зная исходную концентрацию кислоты C0 и процент ее ионизации, вычислим величину х.
X=C0- 4,2/100 = 0,010 M- 4,2/100 = 4,2-10"4 М.
106
В.В. Вольхин. Общая химия
Подставим значения равновесных концентраций веществ в выражение константы кислотности и вычислим величину Кк.
к ,[H3O+][CH3COO-] = 4,2? IQ-4M• 4,2>IQ-4M 1Q_S к [CH1COOH] (0,010-4,2-10"4) M
Комментарий. Величину Кк принимают за безразмерную. Вычисленное значение ЛГК соответствует справочным данным.
Пример 3.2. Раствор 0,010 MCH3COOH имеет pH = 3,4. Вычислим величину Кк уксусной кислоты.
Решение. Повторно используем исходные и равновесные концентрации веществ, приведенные в предыдущем примере. Величина
А- = [H3O+] « [CH3COO ].
Концентрацию [H3O+] вычислим, исходя из величины pH раствора.
pH «* - log [H3O+] - 3,4.
Отсюда
[H3O+]= Ю'ЗА = 4,0-10 4 M Вычислим величину Кк.
к „[H3O+][CH3COQ-] = 4,0-1Q-4M-^-IQ-4M ,
к~ [CH3COOH] 0,01OM
Комментарий. Результат вычисления величины Кк содержит некоторую ошибку (примерно б %). Для уменьшения ошибки необходимо повысить точность измерения pH раствора. Кстати,
замена разности (0,010 - 4,2-Ю"4) в знаменателе выражения Кк величиной 0,010 не повлияла на ошибку вычислений, т.к. 4,2-Ю"4 выходит за пределы значащих цифр величины 0,010.
Пример 3.3. Для раствора 0,10 MCH3COOH при 25 0C вычислим значения pH и степени ионизации кислоты. Величина Кк = 1,8-10"5.
Решение. Запишем исходные и равновесные концентрации веществ:
Исходные Изменение Равновесные
концентрации, M концентрации, M концентрации, M
CH3COOH 0,10 -х 0,010- х
[H3O+] **0(10~7) +х х
[CH3COO] 0 +х х
Подставим равновесные концентрации веществ в выражение Кк.
[H1O+][CH1COO-] х2 , 0 1Л_5 K=L-J—iL-3-j _-= 1,8-105.
[CH3COOH] 0,10-х
Величина Кк для уксусной кислоты характеризуется достаточно низким значением и величина х должна быть значительно меньше 0,10. Поэтому примем (0,10 - .v) = 0,10. Сделанное допущение упрощает методику вычисления величины х.
? = VOJO •1,8-10"5 = 1,3 ? Ю"3 М.
107
Следовательно, [H3O+] = 1,3?1O-3 М, pH = - log [H3O+] = - log (1,3-10~3) = 2,9.
Зная величину x, можно проверить, какая допущена ошибка за счет принятого упрощения методики расчета. Для этого определим отношение:
0,10 0,10
Ошибка вычисления не превышает 1,5 %. Однако при [CH3COOH] <, 0,010 M пренебрежение величиной х по сравнению с концентрацией кислоты становится недопустимым. При вычислении величины х необходимо решить квадратное уравнение.
Вычислим величину степени ионизации уксусной кислоты в 0,10 Mрастворе:
je 1,3•1O-3
а =-= -2-= 0,013.
0,10 0,10
Комментарий. Величина х не является постоянной и зависит от концентрации раствора. Степень ионизации слабой кислоты (слабого основания) возрастает по мере разбавления раствора. Эту зависимость продемонстрируем в общем виде на примере ионизации слабой кислоты НА.
НА(р) Н+(р)+ А-(р).
Если [HA]0 - исходная концентрация кислоты, то в условиях равновесия концентрация кислоты составит [HA]0 - л\ Однако х - малая величина и [НА] s [НА]о. В то же время [H+] = [А ] = х. Составим выражение константы равновесия:
_ [H + HA-] ^ х-х
[НА] [HA]0
Допустим, что концентрацию всех веществ уменьшили в IO раз. Но в числителе л'2, и числитель уменьшится в 100 раз. Чтобы выйти на прежнее значение Кк (постоянная величина), реакция должна дополнительно протекать в прямом направлении до установления нового состояния равновесия, что приведет к увеличению степени ионизации кислоты НА.
Ионизация многоосновных кислот. Реакцию ионизации многоосновной кислоты можно подразделить на ступени, каждая из которых характеризуется собственным значением константы кислотности: АГК|, КК2 ... Кк1. Поскольку формулы многоосновных кислот включают два или более протона, способных к отщеплению при ионизации кислот в растворах, такие кислоты называются также полипротонными.
Примером двухосновной кислоты является угольная кислота H2CO3. Ее ионизация происходит ступенчато, что выражается двумя уравнениями:
H2CO3(P) H+(P)+ HCO3-(P)5
HCO3-(P) * р H+(P) + С032~(р).
Для реакций ионизации в состоянии равновесия могут быть составлены выражения констант ионизации:
Кк1 = [HI[HCo;]
[H2CO3]
108
В.В. Вольхин. Общая химия
Кк2 = [Hi[co;-]
[H2CO,-]
Для полипротонных кислот всегда наблюдается уменьшение величин KKi по мере отщепления от молекулы каждого последующего протона. Это связано с ростом отрицательного заряда аниона, что усиливает притяжение к нему протонов.
Предыдущая << 1 .. 42 43 44 45 46 47 < 48 > 49 50 51 52 53 54 .. 155 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed