5.2. Tirpalai

5.2.7. pH uždavinių sprendimo pavyzdžiai

1 uždavinys

Nustatyti Na2CO3, KCH3COO, K2SO4 ir NaCl druskų tirpalų apytikrę pH vertę.

Sprendimas

Nurodytos druskos yra gerai tirpūs vandenyje joniniai junginiai. Parašome jų disociacijos lygtis:

 

Žinoma, kad silpnųjų rūgščių anijonai hidrolizuojasi*, o stipriųjų rūgščių anijonai nesihidrolizuoja:


Remdamiesi reakcijų lygtimis, darome išvadą, kad Na2CO3 ir KCH3COO druskų vandeninių tirpalų pH vertė didesnė nei 7, o K2SO4 ir NaCl – pH = ~7

*Hidrolizė – grįžtamoji jonų reakcija su vandeniu

2 uždavinys

Į 200 g 10 % procentų druskos rūgšties tirpalą įpilta 20 g natrio šarmo tirpalo. Kokia gauto tirpalo terpė?

Sprendimas

1. Apskaičiuojame druskos rūgšties molinę koncentraciją:

100 g tirpalo – 10 g HCl

200 g tirpalo – x g

x = 20 g HCl.

2. Apskaičiuojame druskos rūgšties ir natrio šarmo kiekius:

n = m /M(HCl) = 20 g / 36,5 g/mol = 0,548 mol;

n = m / M(NaOH) = 20 g/ 40 g/mol = 0,50 mol.

3. Parašome reakcijos lygtį ir nustatome terpės pobūdį:

1 mol             1 mol

NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(s).

0,5 mol         0,5 mol

Gautas rūgšties kiekis yra didesnis nei teoriškai apskaičiuotas (0,548 mol > 0,50 mol), taigi jos yra perte­klius. Todėl darome išvadą, kad terpė rūgštinė (pH < 7).

Atsakymas: terpė yra rūgštinė (pH < 7).

3 uždavinys

Apskaičiuokite 0,1 mol/l H2SO4 tirpalo pH.

Sprendimas

Parašykime H2SO4 jonizacijos lygtį, žinodami, kad stiprusis elektrolitas H2SO4 jonizuojasi visiškai (be pa­kopų) ir susidaro du moliai vandenilio jonų:

H2SO4(aq) 2H+(aq) + SO42–(aq).

1. Iš jonizacijos lygties matyti, kad jonizuojantis H2SO4 susidaro du moliai H+ jonų. Apskaičiuojame vandenilio jonų koncentraciją tirpale:

c(H+) = 0,1 mol/l × 2 = 0,2 mol/l = 2,0 × 10–1 mol/l.

2. Apskaičiuojame 0,1 mol/l H2SO4 tirpalo vandenilio rodiklį:

pH = –lg(2,0 × 10–1) = –(lg 10–1 + lg 2,0) = –(–1 + 0,30) = 0,70.

Vadinasi, šis elektrolitas yra stipriai rūgštus.

Atsakymas: 0,1 mol/l H2SO4 tirpalo pH = 0,70.

4 uždavinys

Viename litre tirpalo ištirpinta 0,56 g kalio šarmo. Apskaičiuokite šio tirpalo pH.

Sprendimas

1. Apskaičiuojame tirpalo molinę koncentraciją:

n = m/M = 0,56 g/l /(56 g/mol × 1l) = 0,01 mol/l.

Kalio šarmo disociacijos lygtis yra tokia:

KOH(aq) → K+(aq) + OH–(aq).

2. Disocijuojant 1 mol KOH susidaro 1 mol OH– jonų. Apskaičiuojame OH– jonų koncentraciją tirpale:

[OH–] = 0,01 mol/l × 1 = 0,01 = 1,0 × 10–2 mol/l.

3. Apskaičiuojame vandenilio jonų koncentraciją 0,01 mol/l KOH:

[H+] = 10–14 / [OH–] = 10–14 mol2/l2 / (1,0 × 10–2 mol/l) = 1,0 × 10–12 mol/l.

4. Apskaičiuojame KOH tirpalo vandenilio rodiklį:

pH = –lg (1,0 × 10–12) = 12.

Vadinasi, šis elektrolitas yra stipriai bazinis.

Atsakymas: KOH tirpalo vandenilio jonų rodiklis pH = 12.

5 uždavinys

Apskaičiuokite kalcio karbonato, kurio tirpumas 20oC vandenyje yra 12 mg/l, tirpalo pH vertę.

Sprendimas

1. Užrašome reakcijos lygtį:

CaCO3(aq) → Ca2+(aq) + CO32–(aq);

CO32–(aq) + H2O(s) HCO3–(aq) + OH–(aq).

2. Remdamiesi užrašytomis lygtimis darome išvadą:

n(CaCO3) = n(CO32–) = n(OH–) = 12 mg/l / 100000 mg/mol = 1,2 · 10-4 mol/l

[H+] = 10–14 mol2/l2 / 1,2 · 10-4 mol/l = 0,833 · 10-10 mol/l

pH = 10,08

Atsakymas: pH »10,08.