Как правильно рассчитать рН растворов сильных и слабых электролитов

Задача 40. 
Вычислите рН 0,025 М раствора КОН.
Решение:
КОН – сильный электролит, который диссциирует по схеме: КОН = К⁺  + ОН^–;  

[ОН^–] = С_М(КОН) = 0,025 моль/дм³; 

рОН = – lg[OH^–] = – lg2,5 · 10^–2 = 2 – lg2,5 = 2 — 0,6 = 1,4; 

pOH + pH = 14; 

pH = 14 – pOH = 14 – 1,4 = 12,6. 

Ответ: рН = 12,6.
 

Задача 41.
Вычислите концентрацию ионов [H⁺] и рН 0,3 М раствора пропионовой кислоты С₂Н₅СООН, если К_D = 1,4 · 10^–5. 
Решение:
С₂Н₅СООН – слабая кислота. Для слабых кислот [H⁺] вычисляется по формуле:

рН = –lg[H⁺] = –lg2,05 · 10^–3 = 3 – lg2,605 = 2,7.  

Ответ: [H+] = 2,05 · 10^–3 моль/л; рН = 2,7.
 

Задача 42.
Вычислите рН 0,02 М раствора аммиака, если  К_D = 1,76·10^–5. 
Решение:
В водном растворе аммиака имеет место равновесие: 

NH₃ + H₂O ⇔ NН₄⁺ + OH^–. 

Поскольку К_О < 1 · 10^–2, полагаем, что равновесная концентрация недиссоциированного основания равна его общей концентрации:  C_О(NH₄OH) = 0,02 моль/дм³. Для слабых оснований [H⁺] вычисляют по формуле:

рН = –lg[H⁺] = –lg1,7 · 10^–11 = 11 – lg1,7 = 10,77.  

Ответ: [H⁺] = 1,7 · 10^–11 моль/дм³; рН = 10,77.  
 

Задача 43.
К 80 см³ 0,2 Н. раствора СН₃СООН прибавили 20 см³  0,2 н. раствора СН₃СООNa. Рассчитайте рН полученного раствора, если Кк = 1,78 · 10^–5.  
Решение:
Объём раствора, полученного после сливания исходных растворов, равен 80 + 20 = 100 см³.

Рассчитаем нормальность веществ в полученном растворе смеси, получим:

Сн(СН₃СООН) =  [Сн(СН₃СООН) ^. V(СН₃СООН)]/V(p-pa) = (0,2 ^. 80)/100 = 0,16 моль/дм₃;
Сн(СН₃СООNa) = [Сн(СН₃СООNa) ^. V(СН₃СООNa)]/V(p-pa) = (0,2 ^. 20)/100 = 0,04 моль/дм³.

Для буферных растворов, образованных слабой кислотой и солью этой кислоты, [Н+] находят по формуле:

[H+] = Кк ^. (Ск/Cc);

Тогда

[H⁺] =  1,78 · 10^{–5 .} (0,16/0,04) = 7,12 · 10^–5 моль/дм³.

рН = –lg[H⁺]; pH = –lg7,12 · 10^–5 = 5 – lg7,12 = 4,15.

Ответ: [H⁺] = 7,12 · 10^–5 моль/дм³; рН = 4,15.
 

Задача 44.
Вычислите и сравните рН растворов: а) 0,1 М HCl и 0,1 М CH₃COOH; б) растворов, содержащих 7 г/дм³ HCl и 7 г/дм³ CH₃COOH. 
Решение:

а) Расчет рН растворов: 0,1 М HCl, 0,1 М CH₃COOH

1. рассчитаем рН раствора 0,1 М HCl

HCl — сильная кислота, которая диссциирует полностью, поэтому [H⁺] = С_М(HCl) = 0,1 моль/дм³.

Тогда 

рН = –lg[H⁺]; pH = –lg1 · 10^–1 = 1 – lg1 = 1.

2. рассчитаем рН раствора 0,1 М CH₃COOH

CH₃COOH (Кк = 1,78 · 10^–5) – слабая кислота. Для слабых кислот [H⁺] вычисляется по формуле:

рН = –lg[H⁺] = –lg1,33 · 10^–3 = 3 – lg1,33 = 2,88.  

б) Расчет рН растворов, содержащих 7 г/дм³ HCl и 7 г/дм³ CH₃COOH

1. Рассчитаем рН раствора HCl

Определим концентрацию HCl, получим:

С_М(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 7/36,5 = 0,19 = 1,9 · 10^–1

Так как HCl сильный электролит, то [H⁺] = См(HCl) = 0,19 = 1,9 · 10^–1 моль/дм³.

рН = –lg[H⁺]; pH = –lg1,9 · 10^–1 = 1 – lg1,9 = 0,72.

2. Рассчитаем рН раствора CH₃COOH

Определим концентрацию CH₃COOH, получим:

С_М(CH₃COOH) = m(CH₃COOH)/M(CH₃COOH) = 7/60 = 0,117.
 
CH₃COOH – слабая кислота. Для слабых кислот [H⁺] вычисляется по формуле:

рН = –lg[H⁺]; pH = –lg1,44 · 10^–3 = 3 – lg1,44 = 2,85.

Ответ: а) 1 и 2,88; б) 0,72 и 2,85.