Примеры вычисления рН среды в растворах кислот и оснований

Задача 3.1.

Концентрация HСl в растворе равна 0,36 г/л. Рассчитайте pH среды.

Решение. Рассчитаем молярную массу HCl и мольную концентрацию раствора С_М по формуле (34 ). HCl - сильный электролит, поэтому для расчета рН применим формулу (36 ):

.

Ответ: рН = 2,0

Рассчитаем рН в 0,01 M растворе соляной кислоты с учетом коэффициентов активности ионов H⁺ и Cl ^- и ионной силы раствора.

Согласно уравнению (17) ионная сила раствора 0,01 М HCl равна:

В соответствии с уравнением (19) коэффициенты активности ионов H⁺ и Сl ^– равны:

lg g_± = -0,509ôz₊z_-ô = -0,509•1² = -0,0509;

g_± = g(Н⁺) = g(Cl^-) = 0,89.

С учетом значений коэффициентов активности значение рН равно:

.

Сравнение значений рН, вычисленных с использованием концентраций и активностей показывает, что для 0,01 М раствора HCl они достаточно близки. Их отличие не превышает ошибки экспериментального измерения pH (±0,05). Следовательно, влиянием ионной силы на рН в разбавленных растворов можно пренебречь.

В более концентрированных растворах различия становятся заметными, а теоретический расчет коэффициента активности сильно усложняется. Поэтому на практике во всех расчетах, кроме наиболее ответственных, вместо активностей применяют концентрации, пренебрегая некоторой ошибкой.

Задача 3.2.

Концентрация H₃PO₄ в растворе равна 0,6 моль/л. Рассчитайте pH.

Решение.

Н₃РО₄ – слабая кислота:

рН находим по формуле (37):

Ответ: рН = 1,17.

Задача 3.3.

Величина pH раствора HNO₃ равна 3,5. Рассчитайте .

Решение. HNO₃ – сильная кислота.

Ответ: С_М = 3,2∙10^-4 моль/л.

Задача 3.4.

Величина pH раствора Н₃ВО₃ равна 5. Рассчитайте .

Решение.

Н₃ВО₃ – слабая кислота:

Задача 3.6.

Концентрация Mg(OH)₂ в растворе равна 0,2 г/л. Рассчитайте pH среды.

Решение.

Mg(OH)₂ – слабое основание: .

Ответ: рН = 11,47.

Задача 3.7.

Величина pH раствора Ca(OH)₂ равна 9. Рассчитайте .

Решение. Са(ОН)₂ – сильный электролит.

Ответ: С_М = 10^-5 моль/л.