Пример 5. Во сколько раз уменьшится концентрация ионов водорода, если к 1 л 0,2 М раствора уксусной кислоты прибавить 0,1 моль
ацетата натрия, степень диссоциации которого составляет 80 %?
Решение.
1. Определим концентрацию ионов [Н+] в 0,2 М растворе уксусной
кислоты до прибавления соли ацетата натрия:
СН3СООН ↔ СН3СОО- + H+
[СН3СОО-] • [H+ ]
[СН3СООН] = KСН3СООН = 1,74 • 10-5
Концентрация ионов водорода может быть вычислена по упрошенной
формуле: [ H +] = K c = 1,74 105 0,2 = 1,87 • 10 –3 (г-ион/л)
2. Определим концентрацию ионов [H+] после прибавления соли
ацетата натрия CH3COONa.
Равновесное состояние будет характеризоваться, как и до добавления соли, законом действия масс и уравнением константы ионизации
уксусной кислоты. Обозначим искомую концентрацию ионов водорода
через х. Тогда концентрация недиссоциированных молекул будет равна
0,2 - х. Концентрация же анионов СН3СОО- будет слагаться из двух величин: из концентрации х, создаваемой ионизацией молекул уксусной
кислоты и концентрацией, обусловленной диссоциацией прибавленной
соли. Последняя может быть вычислена с учетом степени диссоциации
соли.
В 0,1 М растворе она равна (0,1 • 0,80) 0,08 г-ион/л. Таким образом,
равновесная концентрация ионов СН3СОО- будет равна 0,08 + х. Подставив найденные величины концентрации ионов в формулу константы
ионизации СН3СООН, получим:
х • (0,08 + х)
0,2 - х = 1,74 • 10-5
3. Расчет можно упростить, принимая во внимание, что величина х
мала по сравнению с 0,2 и 0,08 и ею можно пренебречь, т. е. принять
0,2 – х 0,2 и 0,08 + x 0,08. Тогда получим:
х • 0,08
0,02 = 1,74 •10-5
Откуда
1,2 • 1,74 •10-5
х = 0,08 = 4,35 •10-5 (г-ион/л)
Сравнивая концентрации ионов [Н+] до и после прибавления к
раствору ацетата натрия находим, что прибавление соли CH3COONa
вызвало уменьшение концентрации ионов водорода в 43 раза
Пример 6. Вычислить концентрацию ионов НСОО- в растворе,
литр которого содержит 0,1 М раствора муравьиной кислоты и 0,01 М
раствора соляной кислоты, считая диссоциацию НС1 полной.
Решение.
1. В растворе происходят процессы ионизации данных кислот:
НСООН ↔ Н+ + НСОО - (слабый электролит)
НС1 ↔ Н+ + Сl - (сильный электролит)
Ионизация муравьиной кислоты в присутствии сильной соляной
кислоты будет сильно подавлена присутствием одноименных ионов Н+.
Равновесие ионизации муравьиной кислоты определяется ее константой ионизации, т. е.
[Н+] • [НСОО-]
[НСООН] = KНСООН = 1,8 • 10-4
2. Обозначим искомую концентрацию ионов НСОО- через х. Тогда
концентрация ионов водорода в данной смеси будет слагаться из двух
величин, а именно: из х г-ион/л, образующихся при ионизации муравьиной кислоты, и 0,01 г-ион/л, образующегося при диссоциации НС1.
Следовательно, [H+] = (0,01+ х). Концентрацию неионизированных молекул кислоты НСООН можно найти, вычитая из общей концентрации
ее количество молей, продиссоциировавших на ионы,
т. е. х. Следовательно, [НСООН] = (0,1-х). Подставив найденные величины концентраций в уравнение константы ионизации НСООН, получим:
(0,01 + х) • х
0,1 - х = 1,8 • 10-4
Степень ионизации муравьиной кислоты мала, поэтому ею можно
пренебречь и вычисление вести по упрощенной формуле:
0,01 • х
0,1 = 1,8 • 10-4
Откуда
х = 1 , 8 • 1 00,-40 1• 0,1 = 1,8 • 10-3 (г-ион/л)
Следовательно, искомая концентрация анионов [НСОО-] в равновесной системе равна 1,8 • 10-3 (г-ион/л).
|
