39741 skanuj0062 (16)

120 5. Równowagi Jonowe w rozclortesonych roztworach wodnych

5.1. Roztwory mocnych kwasów jcdnoprotonowych

Przykład 1

Obliczyć skład równowagowy i wartość pH roztworu kwasu solnego (HC!) o stężeniu:

a) c-\,01<r*mol/dm^J

b) c-l,01(T⁷mol/dm³ Kw- 1,0-HT¹⁴

(i.i)

(U)

MODEL STECHIOMETRYCZNY

W roztworze zachodzą dwie niezależne reakcje chemiczne:

HCl+H2O -*C1"+ H_aO*

2H20^Hj0^ł+atr

Kwas solny jest elektrolitem mocnym. Równowaga reakcji (1.1) jest całkowicie przesunięta w kierunku produktów. Reakcja autoprotolizy wody (1.2) osiąga stan równowagi.

Składniki roztworu: jony HjO\ Cl", OH" I cząsteczki niezdysocjowanej H2O

MODEL MATEMATYCZNY

Wielkościami szukanymi są stężenia równowagowe jonów H_aO\ Cl" i OIT. m Przyjmuje się, że stężenie wody jest wielkością stałą i wynosi c_Hj0 ⁵³ 9 55,34 mol/dm³. Aby rozwiązać zadanie, należy ułożyć co najmniej trzy * niezależne równania wiążące niewiadome c_H>0+, o_a_ i c_oir.    IB

Opis równowagi. W układzie ustala się równowaga reakcji (1.2). Stąd zgodnie zrównaniem (9):

^Kw “^cHjO^ł ’^coh-    "^P*    ‘

Bilans materiałowy. Kwas HCl ulega dysocjacji w 100%. W roztworze nie .^J|^; występują cząsteczki HCl. Stężenie jonów Cl" Jest równe formalnemuW (analitycznemu) stężeniu kwasu solnego c, którego wartość podano w treści zadania:^-    0=0^.    (1.4) ^

Bilans ładunków. Zgodnie z równaniem (1):

J. Podstawią) ąc (1.6) 1 (1.4) do równania (1.5), otrzymuje się równanie z jedną I niewiadomą c_Hj0,:

(1.7)

K_w

^C+7T⁼°^H^

HjO*

St^i po przekształceniu otrzymuje się równanie kwadratowe:

(1.8)

(1.9)

^C*0*-^CH ^^C-^KW ⁼⁰>

którego pierwiastek wynosi:

^CH,O^ł

c+^c² +4-K_w

Drugi pierwiastek równania (1.9) nie ma sensu fizycznego (c_Hj|0, < 0).

Znając wartość c_H^₀, oblicza się z równania (1.6) stężenie jonów wodorotlenkowych, a z równania (1.4) stężenie chiórków. Wartość pH oblicza się F zgodnie z równaniem^ 12);______________________________

0 *10) -

Rozwiązanie

^    • Z równania (1.3) wylicza się stężenie jonów wodorotlenkowych:

Ki

c____=-

-w

OH'

(16)

'HjO^ł

. c+Jc²+4-K_w pH - -logc_Hj0. - - log---*

Obliczenia

Po podstawieniu danyoh liczbowych otrzymuje się:

I a)

HjO

_1.04.0-³+_A/(l,0-Uę^ł)^a + 4-.10-¹⁴ __l0 |Q^ mol

dm^-

mm 'M

MO

-14

_ji mol

OH’

«.1,0 • 10    ——r

MO'³    dm³