Растворы сильных кислот и оснований

В водном растворе сильной кислоты протекают следующие протолитические реакции:

Равновесие реакции (7.34) в случае сильных кислот настолько смещено вправо, что данный процесс можно считать практически необратимым.

Если Сна > Ю-6 моль/л, то ионами Н30+, образующимися при автопротолизе воды в (7.35), можно пренебречь. Следовательно,

Если СНа < Ю-6 моль/л, то необходимо учесть и те протоны, которые образовались при автопротолизе. Обозначим концентрацию протонов, образовавшихся в условиях реакции (7.34), как [Н30+]1, а реакции (7.35) — как [Н30+]2. Тогда уравнение материального баланса для протонов будет иметь следующий вид:

Так как [Н30+]х = СНа> [Н30+]2 = [ОН-], а величина [ОН-], в свою очередь, равна отношению KW/RзО+], уравнение (7.37) можно представить так:

В данном случае физический смысл имеет только один из корней полученного квадратного уравнения, так как концентрация не может быть выражена отрицательным числом, поэтому:

Аналогичные формулы можно получить и для сильных оснований. При их выводе следует учесть только, что pH = рKw + lg[OH-]:

Пример 7.1. Рассчитайте pH 0,01 М НС1 и 0,01 М NaOH, а также 1,0 Ю-8 М НС1.

Решение

Для расчета pH 0,01 М НС1 используем формулу (7.36):

Для расчета pH 0,01 М NaOH используем формулу (7.40):

В случае 1,0 1(Г8 М НС1 расчет усложняется, так как следует учесть протоны, образовавшиеся при автопротолизе воды. Если не учитывать автопротолиз воды и применить для расчета pH ту же формулу, что и для 0,01 М раствора, то получится абсурдный результат: pH = 8, т.е. раствор кислоты имеет щелочную среду. Для расчета pH в данном случае следует использовать формулу (7.39):

Точный расчет pH для последнего случая представляет чисто теоретический интерес, поскольку наличие в растворе даже незначительных количеств примесей (например, растворенного СО2) приведет к заметно большему изменению pH, чем растворение такого ничтожного количества НС1. Можно было бы, в принципе, ограничиться ответом, что среда 1,0 10-8 М НС1 будет близка к нейтральной.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >