Общая химия. Избранные главы - Вольхин В.В.
ISBN 5-88151-282-0
Скачать (прямая ссылка):
Мл+(р) + /кГ M00 (3.86)
должна обеспечиваться быстрым электронным обменом и при этом условии химическое равновесие приобретает устойчивый характер, что обусловливает постоянство электродного потенциала
2 3•RT
Но в очень разбавленных растворах, когда яМп"'--> O5 процесс электронного обмена сильно замедляется и результаты измерения величины электродного потенциала становятся неопределенными. К тому же загрязнения поверхности электрода могут сформировать свой потенциал, и не исключено, что именно он будет измерен.
Пример 3.24. Водный раствор содержит 0,08 MNaCl и 2,0•IО"'1 M HCl. Вычислим значение pH этого раствора.
Решение. Составим уравнение для вычисления pH раствора:
pH = - log аИ, = - log C11, - logун+. (3.88)
Для выполнения расчетов необходимо знать значение у( (1. Расчет осуществляется в два этапа: 1) вычисление ионной силы, 2) выбор уравнения и вычисление величины log уи,. Вычислим ионную силу раствора:
/ = V2Sc/ • zf = 72(0,08-12 + 0,08-12 + 0,002-12 + 0,002-12) = 0,082 М. Величину log YJJ, определим с помощью уравнения (3.59):
|ogTH+._^^ = _0,5,* ^,.-0,11.
1+V/ 1 + V0,082
Вычислим значение pH.
pH = - log сн+ - log ун+ = 2,7 + 0,1 = 2,8.
Ответ: раствор, содержащий 0,08 MNaCl и 2,0•10"3M HCl, должен иметь pH = 2,8. В присутствии NaCl pH раствора возрастает на 0,1.
162
В. В. Вольхин. Общая химия
Пример 3,25. Вычислим восстановленный потенциал полуреакции
SO42 (Р) + 9H+(P) Н- 8с = HS-(P) + 4Н20(Ж) (3.89)
при pH = 10,0. По экспериментальным данным при заданном значении pH [SO42*] s [HS ] ? I О"4 Л/.
Решение. Для реакции, выраженной уравнением (13.86), вычислим величину AG0, зная значения AG/0 реагирующих веществ: AG/°{S042 (Р)}= -742,0 кДж/моль, AGz0IH+(P)}= О, AG/°{HS <Р>} =
= 12,6 кДж/моль и AG/°{H20(>K)}= -237,2 кДж/моль. Для реакции AG0= -194,2 кДж (вычисления опускаются).
Значение <р вычислим с помощью уравнения (3.85), которое для рассматриваемой реакции принимает вид
0,059 logtf 0,059, "SO^'II* ,- NM
(p=_j-ё— + _>—jQg—А-_ (3.90)
Преобразуем уравнение (3.90) и придем его к форме, удобной для вычисления величины (р:
0,059 log А' .. . ff ,, 0,059 . аж\-а\\' ,- Q п
(р = --—--0,066рН +-log---. (3•Vl)
п п AHS-
Вычислим значение log Л':
U**.__.34.1.
2,3 • RT 2,3 • 0,0083 кДж IК • 298 К
Подставим в уравнение (13.91) известные значения и вычислим величину ср. Учитывая достаточно низкие содержания ионов SO42 и HS в растворе, примем равенство их концентраций и активностей.
О (W)« . 14 1 О OW ИГ4
ф = ^iiLiZ? „ 0 06б в,{0 + log-i^—= 0,25 В - 0,66 В = -0,41 В. (3.92)
Ответ: восстановительный потенциал полуреакции при заданных условиях <р=-0,41 В.
Ионные равновесия в растворах
163
Список рекомендуемой литературы
1. Булатов М.И. Расчеты равновесий в аналитической химии. Л.: Химия, 1984.184 с.
2. Янсон Э.Ю., Путинь Я.К. Теоретические основы аналитической химии. M.: Высш. шк. 1986. 260 с.
3. Батлер Дж. Ионные равновесия (Математическое описание): Пер. с англ. Л.: Химия, 1973.448 с.
Вопросы к главе 3
3.1. Как можно охарактеризовать кислоту и основание с позиций проталитической теории Бренстеда и Лоури. Напишите уравнения реакций, которые подтверждали бы кислотные или основные свойства соединений: C2H5COOH (пропионовая кислота) и CH3NH2 (метиламин). Составьте для них пары сопряженных кислот и оснований, дайте оценку - слабые они или сильные.
3.2. Если смешать в эквивалентных количествах растворы C2H5COOH и NaOH, то можно ли утверждать, что раствор станет нейтральным или pH в нем будет отклоняться в какую-либо сторону от 7 ?
3.3. Напишите уравнения ионизации и выражения констант кислотности Кк\ и Кк2 для двухосновной фосфористой кислоты H2HPO3.
3.4. Напишите уравнение реакции ионизации анилина Cf5H5NH2 в водном растворе. Составьте для него выражение K0 .
3.5. Какие свойства - кислоты или основания - будет проявлять гидрохлорид анилина COHSNH3CI при его растворении в воде? Ответ подтвердите уравнением реакции.
3.6. Даны основания: NH3 (аммиак), N2H4 (гидразин), NH2OH (гидроксиламин), NH2CONH2 (карбамид или мочевина). Расположите их в последовательности усиления основных свойств, используя справочные значения A^0.
3.7. Каждая слабая кислота и каждое слабое основание могут характеризоваться как константой кислотности Кк, так и константой основности K0. На примере слабой кислоты НА выведите зависимость, подтверждающую справедливость соотношения КК-К0 = КВ.
3.8. Как можно использовать значение константы K0 = ПР[М(ОН)„] / Ка" для оценки основных свойств гидроксидов металлов?
3.9. Известно, что AgCl и PbCl2 представляют собой малорастворимые в воде соединения. Для понижения растворимости малорастворимых ионных соединений обычно используют эффект общего иона. Почему слишком большой избыток ионов СГ в растворе не применяют для более полного осаждения хлоридов се-ребра(1) и свинца(И)?
164
В,В. Вольхин. Общая химия
3.10. Какие вещества должны присутствовать в растворе, чтобы он проявлял буферные свойства и сохранял pH при добавках кислоты или щелочи на примерно постоянном уровне?
