Методические указания для студентов 2-го курса фармацевтического факультета по аналитической химии Донецк, 2007 (стр. 6 из 27)
«Равновесие в водных растворах сильных и слабых электролитов»
Пример решения задач:
| Условие задачи | Решение задачи |
| Вычислить [H+], pH в 0,7%-ном растворе циановодородной (синильной) кислоты. | Синильная кислота – слабый электролит, поэтому в водных растворах она диссоциирует не полностью согласно уравнению: HCN ↔ H+ + CN ‾ Выражение для константы диссоциации: Ка = [H +] * [CN ‾] / [HCN]; Ка = 5,0 * 10 -10 (1) Обозначим [H +] = Х, тогда из уравнения диссоциации кислоты следует, что [H +] = [CN ‾] = Х. Равновесная концентрация молекул равна начальной концентрации кислоты (С) за вычетом концентрации диссоциированной части (Х). [HCN] = С – Х. Подставим указанные значения в формулу для константы диссоциации (1), получаем уравнение (2) Ка = Х2 / (С – Х) (2) Т.к. HCN – слабый электролит, можно предположить, что Х << С. При этом величиной Х в знаменателе уравнения (2) можно пренебречь, и оно принимает упрощенный вид (3): Ка = Х2 / С (3) Из уравнения (3) следует: [H +] = Х = √ (Ка * С), (4) где С – молярная концентрация электролита. Переводим процентную концентрацию раствора HCN (ω) в молярную (С) с помощью формулы: С = 1000 * ω * ρ / М * 100 = 10 * 0,7 * 1 / 27,02 = 2,59 * 10-1 моль/дм3, где М – молярная масса HCN; ρ – плотность раствора HCN. Вследствие малой концентрации раствора HCN (0,7%) принимаем ρ = 1 г/см3. По формуле (4) рассчитаем [H +]: [H +] = Х = √ (2,59 * 10-1 * 5,0 * 10-10) = 1,14 * 10-5 моль/дм3. рН = - lg [H +] = - lg (1,14 * 10-5) = 4,94 ОТВЕТ: рН =4,94 |
Пожалуйста, решите самостоятельно:
| Условие задачи | Решение задачи |
| 1) Вычислить [OH-], рН, рОН в 0,5%-ных растворах натрия гидроксида и аммиака | |
| 2) Вычислить [H+], рН в 0,7%-ных растворах хлорной и хлорноватистой кислот. | |
| 3) Вычислить рН, степень диссоциации и долю (%) недиссоциированных молекул в 0,3М растворе азотистой кислоты. | |
| 4) Вычислить молярную концентрацию раствора уксусной кислоты с рН = 3,54. |
Правильность решения проверьте, сопоставив их с эталонами ответов.
Эталоны ответов к задачам.
Задача 1. Раствор натрия гидроксида: рН =13,1 [OH-] = 0,125 моль/дм3 рОН = 0,9
Раствор аммиака: рН =11,2 [OH-] =0,0016 моль/дм3 рОН = 2,8
Задача 3. рН =1,9 α = 4,1% а = 95,9%
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РАБОТА.
Проведите реакции и заполните следующую таблицу, используя эталон выполнения задания
| Методика выполнения эксперимента | Уравнения реакций | Наблюдения и выводы |
| 2. Действие 2М раствора HCl (группового реагента). К 2-3 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют по 2-3 капли раствора хлороводородной кислоты. Испытывают отношение осадков к раствору аммиака и избытку хлороводородной кислоты. | ||
| 3.1. Действие раствора натрия сульфида. К 3-4 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют по 2-3 капли раствора натрия сульфида. Испытывают отношение осадков к разведенной азотной кислоте при нагревании. | ||
| 3.2. Действие NaOH и KOH. К 2-3 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют по 2-3 капли раствора натрия или калия гидроксида. Образующиеся осадки делят на три части и испытывают отношение к раствору аммиака, разведенной азотной кислоте и избытку натрия гидроксида. | ||
| 3.3. Действие калия йодида. К 2-3 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют по 2-3 капли раствора калия йодида. Осадок свинца йодида делят на две части. К одной части прибавляют 3-4 капли разведенной уксусной, к другой – 10 капель дистиллированной воды. Содержимое пробирок нагревают, а затем охлаждают. | ||
| 3.4. Действие раствора аммиака. К 2-3 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют сначала по 2-3 капли, а затем избыток раствора аммиака. Полученный раствор, содержащий [Ag(NH3)2]+ - ионы, делят на две части, к первой прибавляют 2М раствор HNO3 до кислой реакции, а ко второй – 3 капли раствора калия йодида. | ||
| 3.5. Действие хроматов. К 2-3 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют по 2-3 капли раствора калия хромата. Осадок свинца хромата делят на две части и исследуют его отношение к 2М растворам HNO3 и NaOH. | ||
| 3.6. Действие карбонатов. К 2-3 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют по 2-3 капли раствора натрия карбоната или калия карбоната | ||
| 3.7. Действие сульфатов на катионы свинца. К 2-3 каплям раствора солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют 2-3 капли 1М раствора серной кислоты и испытывают отношение полученного осадка сульфата свинца к 2М раствору NaOH и 30% раствору ацетата аммония. |
Эталон выполнения задания экспериментальной работы.
| Методика выполнения эксперимента | Уравнения реакций | Наблюдения и выводы |
| 2. Действие 2М раствора HCl (группового реагента). К 2-3 каплям растворов солей серебра, свинца и ртути (I) прибавляют по 2-3 капли раствора хлороводородной кислоты. Испытывают отношение осадков к раствору аммиака и избытку хлороводородной кислоты. | Ag+ + Cl- → AgCl ↓ Hg22+ + Cl- → Hg2Cl2 ↓ Pb2+ + 2Cl- → PbCl2 ↓ AgCl ↓ + Cl-→ [AgCl2]- Hg2Cl2 ↓ + Cl-→ [Hg2Cl3]- PbCl2 ↓ + Cl-→ [PbCl3]- AgCl ↓ + 2NH3* H2O → [Ag(NH3)2]+ + Cl- + H2O Hg2Cl2 ↓ + 2NH3* H2O → [NH2Hg2]Cl↓ + NH4+ + Cl- + 2H2O [NH2Hg2]Cl↓ → NH2HgCl↓ + Hg↓ | Выпадение белых кристаллических осадков Частичное растворение осадков Растворение осадка Почернение белого осадка |
Технологическая карта занятия
| № ПП | Этапы | Время в мин. | Учебные пособия. Средства обучения | Оборудование | Место проведения |
| 1. | Организация занятия. | 5 | Учебная лаборатория. | ||
| 2. | Проверка готовности к занятию (устный опрос). | 20 | Учебная лаборатория. | ||
| 3. | Решение задач. | 20 | Целевые обучающие задания. | ||
| 4. | Инструктаж по технике безопасности. | 5 | Инструкция по технике безопасности. | Учебная лаборатория. | |
| 5. | Самостоятельная работа. Выполнение лабораторной работы. | 85 | Граф логической структуры (приложение 1), алгоритм экспериментальной работы, целевые обучающие задания. | Центрифуга, водяная баня, химическая посуда, реактивы. | Учебная лаборатория. |
| 6. | Анализ и коррекция усвоения материала. | 10 | Учебная лаборатория. | ||
| 7. | Итоговый тестовый контроль. | 10 | Наборы тестов. | Учебная лаборатория. | |
| 8. | Подведение итогов занятия. | 5 | Учебная лаборатория. |
Приложение 1
Граф логической структуры по теме: Качественные реакции катионов II-ой аналитической группы Ag +, Hg2 2+, Pb 2 . Анализ смеси катионов II-ой аналитической группы. Решение расчетных задач на равновесия в водных растворах сильных и слабых электролитов.
 |
ЗАНЯТИЕ № 4