Вывод формулы для вычисления рН в растворах слабых оснований в присутствии их солей

MOH M⁺ + OH^-

MA = M⁺ + A^-

Из уравнения диссоциации

С(M⁺)» С(МA)

С(MOH) н.д.» С(MOH)

- lg С(OН^-) = (- lg K(MOН)) + (- lg С(MOН)) - (- lg С(MА))

pOH = pK(MOН) + pС(MOН) - pС(MА)

pН = 14 - (pK(MOН) + pС(MOН) - pС(MА))

Примеры расчета

1. К 20 мл 0, 3н раствора NH₃× H₂O прилито 20 мл 0, 2н раствора HNO₃.

Вычислить рН в полученном растворе.

Решение:

NH₃× H₂O + HNO₃ = NH₄NO₃ + H₂O

1) Сколько милли-моль-эквивалентов NH₃× H₂O содержится в 20 мл раствора.

0, 3 × 20 = 6

2) Сколько милли-моль-эквивалентов HNO₃ содержится в 20 мл раствора.

0, 2 × 20 = 4

Столько же милли-моль-эквивалентов NH₄NO₃ содержится в растворе.

3) Сколько милли-моль-эквивалентов NH₃× H₂O содержится в избытке.

6 - 4 = 2

4) Вычислить общий объем.

20 + 20 = 40

5) Вычислить концентрации NH₃× H₂O и NH₄NO₃ после смешивания.

С_н (NH₃× H₂O) = 2/40 = 0, 05

С_н (NH₄NO₃) = 4/40 = 0, 1

6) Вычислить pH раствора.

pН = 14 - (pK(NH₃× H₂O) + pС(NH₃× H₂O) - pС(NH₄NO₃))

pK(NH₃× H₂O) = - lg 1, 76× 10^-5 = (- lg 1, 76) + (- lg 10^-5) = 5 - 0, 25 = 4, 75

pС(NH₃× H₂O) = - lg 0, 05 = - lg 5× 10^-2 = (- lg 5) + (- lg 10^-2) = 2 - 0, 7 = 1, 3

pС(NH₄NO₃) = - lg 0, 1 = - lg 10^-1 = 1

pН = 14 - (4, 75 + 1, 3 - 1) = 14 - 5, 05 = 8, 95

среда слабощелочная

2. В 100 мл 0, 2н раствора NH₃× H₂O содержится 1, 07 г NH₄Cl. Вычислить рН раствора.

Дано: Сн (NH3× H2O) = 0, 2 моль/л V (NH3× H2O) = 100 мл m (NH4Cl) = 1, 07 г K (NH3× H2O) = 1, 76× 10-5

рН =?

Решение:

1) Вычислить С_н (NH₄Cl).

 ‚ ƒ

1) Сколько г NH₄Cl содержится в 1 мл раствора.

2) Сколько г NH₄Cl содержится в 1000 мл раствора.

3) Сколько моль-экв NH₄Cl содержится в 1000 мл раствора или С_н (NH₄Cl).

2) Вычислить рН раствора.

pН = 14 - (pK(NH₃× H₂O) + pС(NH₃× H₂O) - pС(NH₄Cl))

pK(NH₃× H₂O) = - lg 1, 76× 10^-5 = (- lg 1, 76) + (- lg 10^-5) = 5 - 0, 25 = 4, 75

pС(NH₃× H₂O) = - lg 0, 2 = - lg 2× 10^-1 = (- lg 2) + (- lg 10^-1) = 1 - 0, 3 = 0, 7

pС(NH₄Cl) = - lg 0, 2 = - lg 2× 10^-1 = (- lg 2) + (- lg 10^-1) = 1 - 0, 3 = 0, 7

pН = 14 - (4, 75 + 0, 7 - 0, 7) = 9, 25

среда слабощелочная

3. К 50 мл 0, 05н раствора NH₃× H₂O прибавлено 50 мл 0, 05н NH₄Cl.

Определить рН в полученном растворе.

Решение:

1. Вычислить концентрации NH₃× H₂O и NH₄Cl после смешивания.

Раствор разбавили в 2 раза, общий объем увеличился в 2 раза, следовательно, концентрации уменьшились в 2 раза.

С_н (NH₃× H₂O) = 0, 025 моль/л

С_н (NH₄Cl) = 0, 025 моль/л

2. Вычислить рН раствора.

pН = 14 - (pK(NH₃× H₂O) + pС(NH₃× H₂O) - pС(NH₄Cl))

pK(NH₃× H₂O) = - lg 1, 76× 10^-5 = (- lg 1, 76) + (- lg 10^-5) = 5 - 0, 25 = 4, 75

pС(NH₃× H₂O) = - lg 0, 025 = - lg 2, 5× 10^-2 = (- lg 2, 5) + (- lg 10^-2) = 2 - 0, 4 = 1, 6

pС(NH₄Cl) = - lg 0, 025 = - lg 2, 5× 10^-2 = (- lg 2, 5) + (- lg 10^-2) = 2 - 0, 4 = 1, 6

pН = 14 - (4, 75 + 1, 6 - 1, 6) = 9, 25

среда слабощелочная