Примеры расчета рН для многоосновных кислот и многокислотных оснований

Какое значение рН у раствора серной кислоты с концентрацией 0,05 моль/л?

Н₂SO₄ – сильная двухосновная кислота. Её молекула имеет два протона, которые могут передаваться молекулам воды.

Таким образом,

[H⁺]= 2 [Н₂SO₄]= 2  0,05 = 0,1;

pH = -lg [H⁺] = -lg 10^-1;

pH = 1

Определите значение рН у раствора гидроксида кальция с концентрацией 0,05 моль/л?

Сa(OH)₂ – сильное основание. Оно может присоединить два протона, отщепленных от воды. Таким образом,

[ОH^]=2[Сa(OH)₂]=20,05=0,1;

pОH = -lg [ОH^] = -lg 10^-1;

pОH = 1, рН = 14 – 1 = 13

Расчеты значений pH, константы диссоциации, степени диссоциации и концентрации для слабых кислот

Для одноосновной слабой кислоты нужно записать уравнение диссоциации

НА Н⁺ + А^

Используя закон действующих масс, получим уравнение

При [H⁺] = [А^] его можно преобразовать следующим образом:

Во всех вычислениях по слабым кислотам следует оперировать двумя значениями – К_Д и рН (или [Н⁺] или [НА]) и знать, как рассчитать третий. Равновесная концентрация слабых кислот практически не отличается от начальной концентрации кислоты (К_Д  10^4). Для этого необходимо использовать приведенное выше уравнение.

Рассмотрим некоторые примеры.

связана с рН

равновесная

концентрация кислоты

Примеры расчета значений рН, константы диссоциации и концентрации для слабых кислот

Значение К_Д уксусной кислоты составляет

1,810-5 Моль/л. Определить рН раствора кислоты с концентрацией 0,1 моль/л.

Итак, даны К_Д и [НА]. Если определить [Н⁺], можно легко рассчитать это значение в логарифмической форме записи.

Преобразуем вышеприведенное уравнение и подставим значения:

[Н⁺]² = К_Д  [НА];

[Н⁺]²=1,810^-50,1=1,8  10^-6;

[Н⁺]=1,8  10^-5 =1,34  10^-3;

рН = 2,87

Значение рН раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,01 моль/л составляет 4,1. Определите К_Д раствора кислоты.

В этом случае нет необходимости преобразовывать вышеприведенное уравнение, так как определяемый параметр – К_Д.

;

К_Д = (10^4,1  10^4,1)/0,01;

К_Д = 6,3  10^-7 (моль/л)

Значение К_Д кислоты составляет

4,310^-6 моль/л, а рН= 4,7.

Определите концентрацию кислоты.

Для этого примера снова преобразуем вышеприведенное уравнение и подставим значения:

;

;

[НА] = 9,25  10^5 (моль/л)

Методы измерения рН

Водородный показатель измеряется различными методами. Грубое, но быстрое определение рН может быть произведено с помощью специальных реактивов – кислотно-основных индикаторов (колориметрическое определение), окраска которых меняется в зависимости от концентрации водородных ионов.

Индикаторы – это вещества, изменяющие цвет при изменении рН

(то есть в определенной области значений рН раствора).

Свойства некоторых кислотно-основных индикаторов приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3