Решение Билета №3: Уравнения диссоциации и кислотно-основные пары

Билет №3 Задание 1. Уравнения диссоциации: Для муравьиной кислоты (одноосновная, слабая): \[ HCOOH \rightleftharpoons H^{+} + HCOO^{-} \] Закон действующих масс (константа кислотности): \[ K_{a} = \frac{[H^{+}][HCOO^{-}]}{[HCOOH]} \] Для сернистой кислоты (двухосновная, слабая, диссоциирует ступенчато): 1 ступень: \( H_{2}SO_{3} \rightleftharpoons H^{+} + HSO_{3}^{-} \) \[ K_{a1} = \frac{[H^{+}][HSO_{3}^{-}]}{[H_{2}SO_{3}]} \] 2 ступень: \( HSO_{3}^{-} \rightleftharpoons H^{+} + SO_{3}^{2-} \) \[ K_{a2} = \frac{[H^{+}][SO_{3}^{2-}]}{[HSO_{3}^{-}]} \] Задание 2. Уравнение: \( CH_{3}COOH + H_{2}O \rightleftharpoons H_{3}O^{+} + CH_{3}COO^{-} \) Кислотно-основные сопряженные пары: 1 пара: \( CH_{3}COOH \) (кислота) и \( CH_{3}COO^{-} \) (сопряженное основание). 2 пара: \( H_{2}O \) (основание) и \( H_{3}O^{+} \) (сопряженная кислота). В прямой реакции: \( CH_{3}COOH \) — кислота (отдает протон). \( H_{2}O \) — основание (принимает протон). Задание 3. Водородный показатель (pH) — это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода: \[ pH = -\lg[H^{+}] \] Гидроксильный показатель (pOH) — это отрицательный десятичный логарифм концентрации гидроксид-ионов: \[ pOH = -\lg[OH^{-}] \] Связь между ними: \( pH + pOH = 14 \). Расчет для 0,1 моль/л HCl: Так как HCl — сильная кислота, \( [H^{+}] = C_{M} = 0,1 \) моль/л. \[ pH = -\lg(0,1) = 1 \] Задание 4. Определение кислотности раствора (pH) — это количественная мера содержания ионов водорода в растворе, определяющая характер среды (кислая, нейтральная или щелочная). Формула для расчета pH слабого основания: \[ pOH = \frac{1}{2}(pK_{b} - \lg C_{b}) \] \[ pH = 14 - pOH \] Расчет для 0,001 моль/л гидразина (\( N_{2}H_{4} \)): Дано: \( pK_{b} = 8,0 \), \( C_{b} = 10^{-3} \) моль/л. \[ pOH = \frac{1}{2}(8,0 - \lg 10^{-3}) = \frac{1}{2}(8,0 - (-3)) = \frac{11}{2} = 5,5 \] \[ pH = 14 - 5,5 = 8,5 \] Задание 5. Данный раствор является ацетатной буферной смесью. Формула Гендерсона-Хассельбаха для буферного раствора: \[ pH = pK_{a} + \lg \frac{[соль]}{[кислота]} \] Подставляем значения: \[ pH = 4,76 + \lg \frac{0,20}{0,30} = 4,76 + \lg(0,667) \approx 4,76 - 0,176 = 4,584 \] Задание 6. Уравнение диссоциации сульфата бария: \[ BaSO_{4(тв)} \rightleftharpoons Ba^{2+}_{(р-р)} + SO_{4}^{2-}_{(р-р)} \] Произведение растворимости (ПР) для соли типа AB вычисляется по формуле: \[ ПР = [Ba^{2+}][SO_{4}^{2-}] = S \cdot S = S^{2} \] Где \( S \) — растворимость соли в моль/л. \[ S = 1,05 \cdot 10^{-5} \] моль/л. \[ ПР(BaSO_{4}) = (1,05 \cdot 10^{-5})^{2} = 1,1025 \cdot 10^{-10} \]