рН lg[H ]
или
pH lg C ,
H
(4.1)
где [H
] ,
C – молярная концентрация Н
+-ионов в растворе, моль/л.
H
Ионное произведение воды:
Kв [H
]
[OH] 10
14 .
Связь константы диссоциации
KД и степени диссоциации α определя- ется законом разбавления Оствальда:
* В лабораториях молярную концентрацию часто называют молярностью и обозна- чают М;
** В лабораториях, как правило, для обозначения нормальности используют Н.
K
2
CМ, (4.2)
Д 1
где
CМ -
молярная концентрация, моль/л; при
1:
КД
2CМ .
Понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором не-
электролита р
пропорционально молярной доле растворенного вещества
хi:
где
р0,
р p0 p p0 хi,
р– давления пара чистого растворителя и раствора.
(4.3)
Понижение температуры замерзания раствора неэлектролита определя- ется выражением
где
Kкр
tзам
Kкр
Ст, (4.4)
-
криоскопическая константа.
Повышение температуры кипения раствора неэлектролита определяет- ся выражением
где
Kэб
tкип
Kэб
Ст, (4.5)
-
эбулиоскопическая константа.
Для разбавленных растворов электролитов:
роп
р
tкип.оп
tкип
tзам.оп
tзам
i,
(4.6)
где
р
оп ,
tкип.оп ,tзам.оп
-
величины, определенные опытным путем;
р,
tкип ,tзам
-
величины, вычисленные теоретически по формулам (4.3)–(4.5);
i– изотонический коэффициент.
Изотонический коэффициент связан со степенью диссоциации электро- лита соотношением:
i1 ,
n 1
где n– число ионов, образующих молекулу данного электролита.
Для малорастворимого электролита, диссоциирующего по уравнению
AnBm nAm mBn,
произведение растворимости имеет вид:
m n n m
ПРAnBm [A ] [B ] ,
где [A
m], [B
n ]
-
концентрации ионов, моль/л.
Условиярастворенияосадка:
A B
[A
m]
n[B
n]
m ПР .
Пример4.1.ВычислитьрНраствора,приготовленногоиз1 лН
2Ои2мл96%-гораствораH
2SO
4(ρ=1.84г/см
3).
Решение. Определим молярную концентрацию полученного раствора. В100 г исходного раствора содержится 96 г H
2SO
4, в 1.84 · 2 г (в 2 мл) этогорастворасодержится
хгH
2SO
4:
х
1.842963.5328г,100
что составляет:
2 4
3.5328 0.036 моль Н SO .
98
Молярная концентрация полученного раствора:
M 2 4
С (H SO ) 0.036 0.0359 моль/л.
1.002
Так как при диссоциации H2SO4 из 1 моль образуется 2 моль ионов Н+, то: [H ] 2 0.0359 0.0718 моль/л.
По формуле (4.1) определяем рН:
рН lg 0.0718 1.44.
Пример4.2.Вычислить константу диссоциации Н2СО3 по первой сту-
пени
KД1 , если степень диссоциации Н2СО3 в 0.01 молярном растворе равна
0.0063.
Решение.Уравнение диссоциации по первой ступени имеет вид:
3H2CO3 H HCO,
следовательно,
[H ] [HCO]
KД1 3 .
[H2CO3]
По уравнению диссоциации:
3
[H] [HCO] 6.3 105 моль/л;
[H2CO3] CM CM CM (1 ) 0.01(1 0.0063) 9.937 103 моль/л. Тогда:
или по соотношению (4.2):
KД1
(6.3 105 )2
9.937 103
3.99 107
KД1 0.00632 0.01 3.97 107.
Пример4.3.Вычислить давление пара раствора сахара, содержащего
0.4 моль сахара в 900 г воды. Давление пара чистой воды при 20 °С равно
2337.8 Па.
Решение.Вычисляем, сколько молей воды содержится в 900 г. Масса
1 моль воды равна 18 г, отсюда число молей растворителя равно:
H O 900 50 моль.
2 18
Число молей растворенного вещества равно 0.4, поэтому хсахара в рас- творе составит:
сахара
х 0.4 0.0079.
0.4 50
По формуле (4.3) определяем понижение давления пара:
р 2337.8 0.0079 18.55 Па,
тогда давление пара раствора составит:
р p0 p 2337.8 18.55 2319.25 Па.
Пример4.5.Температура кипения 3.2 %-го раствора ВаСl2 – 100.208 °С.
вычислить степень диссоциации соли в растворе.
раствора принять за единицу.
Kэб Н2О 0.52.
Плотность