Salpetrige Säure 0,0025 Lösung pH finden. Beispiele zur Lösung typischer Probleme
Beispiele zur Lösung typischer Probleme
Beispiel 1 Berechnen Sie den pH-Wert einer 3,070 %igen Salpetersäurelösung mit einer Dichte von 1,015 g/cm3.
Gegeben: = 3,070%
d (ppa) \u003d 1,015 g / cm 3
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Finden: pH-Wert
Lösung:
1. Wir schreiben die Gleichung für die Dissoziation von Salpetersäure in einer wässrigen Lösung: HNO 3 + H 2 O → H 3 O + + NO 3 -
2. Berechnen Sie die molare Konzentration von Salpetersäure in der Lösung und die Gleichgewichtskonzentration von Oxoniumionen darin:
C(HN03) = 
= 
= 0,4945 mol/l
C (HNO 3) \u003d 0,4945 mol / l
ich C(pra) = ich C (HNO 3) \u003d C (HNO 3) \u003d 0,4945
4. Wir berechnen den Aktivitätskoeffizienten von Oxoniumionen unter Verwendung der Methode der stückweisen linearen Interpolation und der Daten von Tabelle 2 des Anhangs. Dazu Tabelle 2 Wählen Sie den Bereich der Ionenstärkewerte (nächster kleinerer und größerer Wert), in den der Wert fällt ich C = 0,4945. Wir schreiben die entsprechenden Tabellenwerte aus ich C und Aktivitätskoeffizient für einfach geladene Ionen (Z = ±1) wie unten gezeigt. Wir berechnen die Unterschiede in den Tabellenwerten der Ionenstärke (Δ ich C), Aktivitätskoeffizient (Δf), sowie die Differenz zwischen den von uns berechneten ich C = 0,4945 und der obere Tabellenwert ich C = 0,400 (∆). Aus den erhaltenen Werten Δ ich C , Δf und Δ bilden als Absolutwert den Anteil zur Berechnung von X, der die Differenz zwischen dem Sollwert f(H 3 O + ) und dem oberen Tabellenwert f(H 3 O + ) = 0,820 ist.
ich C f (H 3 O +)
0,4945 → ← f (H 3 O +) = 0,820 + X
Δ ich C = 0,100 ––––––– 0,020 = ∆f
Δ = 0,0945 ––––––– X
X \u003d \u003d 0,019 f (H 3 O +) \u003d 0,820 + 0,019 \u003d 0,839
a(H 3 O +) \u003d f (H 3 O +) \u003d 0,4945 0,839 \u003d 0,415 mol / l
6. Berechnen Sie den pH-Wert der Lösung:
pH = – lg a(H 3 O +) \u003d - lg 0,415 \u003d 0,38
Antworten: pH = 0,38.
Beispiel 2 Berechnen Sie den pH-Wert einer 0,602 %igen Natronlauge mit einer Dichte von 1,005 g/cm3.
Gegeben: = 0,602%
d (ppa) \u003d 1,005 g / cm 3
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Finden: pH-Wert
Lösung:
1. Wir schreiben die Gleichung für die Dissoziation von Natriumhydroxid in einer wässrigen Lösung auf: NaOH → Na + + OH -
2. Berechnen Sie die molare Konzentration von Natriumhydroxid in der Lösung und die Gleichgewichtskonzentration von OH-Ionen darin:
C(NaOH)= 
= 
= 0,151 mol/l
C(NaOH) = 0,151 mol/l
3. Bestimmen Sie die Ionenstärke der Lösung:
ich C(pra) = ich C (NaOH) \u003d C (NaOH) \u003d 0,151
4. Wir berechnen den Aktivitätskoeffizienten von Ionen OH - unter Verwendung der Methode der stückweisen linearen Interpolation und der Daten in der Tabelle. 2 Anwendungen:
ich Cf(OH-)
0,151 → ← f (OH -) \u003d 0,810 - X
_________________________________________________
0,100 ––––––– 0,010
0,051 ––––––– Х
X \u003d \u003d 0,005 f (OH -) \u003d 0,810 - 0,005 \u003d 0,805
5. Berechnen Sie die Aktivität von Ionen OH -:
a(OH -) \u003d f (OH -) \u003d 0,151 0,805 \u003d 0,122 mol / l
pOH = – lg a(OH -) \u003d - lg 0,122 \u003d 0,91
pH = 14,00 – pOH = 14,00 – 0,91 = 13,09
Antworten: pH = 13,09.
Beispiel 3 Berechnen Sie den pH-Wert einer Lösung, die durch Mischen gleicher Volumina von 0,0500 mol/L wässriger Schwefelsäure und 0,0200 mol/L wässriger Salzsäure erhalten wird. Nehmen Sie die Aktivitätskoeffizienten einfach geladener Ionen gleich 0,855.
Gegeben: V (H 2 SO 4) \u003d V (HCl); f(H 3 O +) = 0,820
C (H 2 SO 4) \u003d 0,0500 mol / l; C(HCl) = 0,0200 mol/l
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Finden: pH-Wert
Lösung:
1. Wir schreiben die Dissoziationsgleichungen für H 2 SO 4 und HCl in wässriger Lösung:
H 2 SO 4 + H 2 O → H 3 O + + HSO 4 -
HCl + H 2 O → H 3 O + + Cl –
2. Wir berechnen die molaren Konzentrationen von Schwefel- und Salzsäure in der Mischung und die Gleichgewichtskonzentration von Oxoniumionen in der resultierenden Lösung.
Da beim Mischen gleicher Volumina zweier Substanzen die Konzentration jeder Komponente um das Zweifache abnimmt, dann:
C * (H 2 SO 4) \u003d ½ C (H 2 SO 4) \u003d ½ 0,0500 \u003d 0,0250 mol / l
C * (HCl) \u003d ½ C (HCl) \u003d ½ 0,0200 \u003d 0,0100 mol / l
C * (H 2 SO 4) + C * (HCl) \u003d 0,0250 + 0,0100 \u003d 0,0350 mol / l
3. Da in der Aufgabenstellung der Wert f(H 3 O + ) = 0,855 angegeben ist, braucht die Ionenstärke der Lösung nicht berechnet zu werden.
4. Berechnen Sie die Aktivität von Oxoniumionen:
a(H 3 O +) \u003d f (H 3 O +) \u003d 0,0350 ∙ 0,855 \u003d 0,0299 mol / l
5. Berechnen Sie den pH-Wert der Lösung:
ðH = – lg a(H 3 O +) \u003d - lg 0,0299 \u003d 1,52
Antworten: pH = 1,52.
Beispiel 4 Berechnen Sie den pH-Wert einer Lösung, die durch Mischen von 100 ml einer 0,0200 mol/l wässrigen Bariumhydroxidlösung und 300 ml einer 0,0200 mol/l wässrigen Bariumnitratlösung erhalten wird.
Gegeben: V (Ba (OH) 2) \u003d 100 ml; V (Ba (NO 3) 2) \u003d 300 ml
C (Ba (OH) 2) \u003d C (Ba (NO 3) 2) \u003d 0,0200 mol / l
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Finden: pH-Wert
Lösung:
1. Schreiben Sie die Dissoziationsgleichungen für Ba(OH) 2 und Ba(NO 3) 2 auf:
Ba(OH) 2 → BaOH + + OH -
Ba(NO 3) 2 → Ba 2+ + 2 NO 3 –
2. Berechnen Sie die molaren Konzentrationen von Bariumhydroxid und Bariumnitrat in der Mischung und die Gleichgewichtskonzentration von OH - -Ionen:
C * (Ba (OH) 2) \u003d 
=
0,00500 mol/l
C * (Ba (NO 3) 2) = =
0,0150 mol/l
C * (Ba (OH) 2) \u003d 0,00500 mol / l
3. Bestimmen Sie die Ionenstärke der resultierenden Lösung:
ich C(pra) = ich C (Ba (OH) 2) + ich C (Ba (NO 3) 2) \u003d C * (Ba (OH) 2) + 3 C * (Ba (NO 3) 2) \u003d 0,00500 + 3 0,0150 \u003d 0,0500
4. Ermitteln Sie den Aktivitätskoeffizienten der Ionen OH - .
Aus Tabelle. 2 Anhang folgt, dass f(OH -) = 0,840 at ich C=0,0500.
5. Berechnen Sie die Aktivität von OH-Ionen - in Lösung:
a(OH -) \u003d f (OH -) \u003d 0,00500 0,840 \u003d 0,00420 mol / l
6. Berechnen Sie pOH und pH der Lösung:
pOH = – lg a(OH -) \u003d - lg 0,00420 \u003d 2,38
pH = 14,00 – pOH = 14,00 – 2,38 = 11,62
Antworten: pH = 11,62.
Beispiel 5 Berechnen Sie den pH-Wert der Lösung, die durch Mischen gleicher Volumina wässriger Lösungen von Natriumhydroxid und Salpetersäure mit Konzentrationen von 0,0300 mol/l bzw. 0,0700 mol/l erhalten wird.
Gegeben: V (NaOH) \u003d V (HNO 3)
C(NaOH) = 0,0300 mol/l; C (HNO 3) \u003d 0,0700 mol / l
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Finden: pH-Wert
Lösung: Da beim Mischen von Lösungen aus Natriumhydroxid und Salpetersäure eine Neutralisationsreaktion auftritt, wird der pH-Wert der resultierenden Lösung durch den überschüssigen Elektrolyt bestimmt.
1. Bestimmen Sie die molaren Konzentrationen von NaOH und HNO 3 in der Mischung:
C*(NaOH) = ½ C(NaOH) = ½ 0,0300 = 0,0150 mol/l
C * (HNO 3) \u003d ½ C (HNO 3) \u003d ½ 0,0700 \u003d 0,0350 mol / l
2. Gemäß der Gleichung der Neutralisationsreaktion bestimmen wir, welche Substanz im Überschuss aufgenommen wird, und berechnen die Konzentrationen starker Elektrolyte, die am Ende der Reaktion in der Lösung vorhanden sind:
NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O
vor Reaktion: 0,0150 0,0350 0
reagieren: 0,0150 0,0150
nach Reaktion: 0 0,0200 0,0150
Somit enthält die Lösung nach Beendigung der Reaktion nicht umgesetzte (überschüssige) HNO 3 und das Reaktionsprodukt NaNO 3:
C (NaNO 3) \u003d C * (NaOH) \u003d 0,0150 mol / l
C (HNO 3) w = C * (HNO 3) - C * (NaOH) \u003d 0,0350 - 0,0150 \u003d 0,0200 mol / l.
C (HNO 3) g = 0,0200 mol / l
3. Bestimmen Sie die Ionenstärke der resultierenden Lösung:
ich C(pra) = ich C (NaNO 3) + ich C (HNO 3) \u003d C * (NaNO 3) + C (HNO 3) g \u003d 0,0150 + 0,0200 \u003d 0,0350
4. Wir berechnen den Aktivitätskoeffizienten von Oxoniumionen unter Verwendung der Methode der stückweisen linearen Interpolation und der Daten in der Tabelle. 2 Anwendungen:
ich C f (H 3 O +)
0,0350 → ← f(H 3 O +) = 0,870 – X
_________________________________________________
0,0300 –––––––– 0,030
0,0150 –––––––– X
X \u003d \u003d 0,015 f (H 3 O +) \u003d 0,870 - 0,015 \u003d 0,855
5. Berechnen Sie die Aktivität von Oxoniumionen:
a(H 3 O +) \u003d f (H 3 O +) \u003d 0,0200 0,855 \u003d 0,0171 mol / l
6. Berechnen Sie den pH-Wert der Lösung:
pH = – lg a(H 3 O +) \u003d - lg 0,0171 \u003d 1,77
Antworten: pH = 1,77.
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DEFINITION
Rein Salpetersäure- eine farblose Flüssigkeit, die sich bei -42 o C zu einer transparenten kristallinen Masse verfestigt (die Struktur des Moleküls ist in Abb. 1 dargestellt).
An der Luft "raucht" es wie konzentrierte Salzsäure, da seine Dämpfe mit Luftfeuchtigkeit kleine Nebeltröpfchen bilden.
Salpetersäure ist nicht stark. Bereits unter Lichteinfluss zersetzt es sich allmählich:
4HNO 3 \u003d 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O.
Je höher die Temperatur und je konzentrierter die Säure, desto schneller die Zersetzung. Das freigesetzte Stickstoffdioxid löst sich in der Säure und verleiht ihr eine braune Farbe.
Reis. 1. Die Struktur des Salpetersäuremoleküls.
Tabelle 1. Physikalische Eigenschaften von Salpetersäure.
Salpetersäure erhalten
Salpetersäure entsteht durch Einwirkung von Oxidationsmitteln auf salpetrige Säure:
5HNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5HNO 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O.
Wasserfreie Salpetersäure kann durch Destillation unter vermindertem Druck einer konzentrierten Salpetersäurelösung in Gegenwart von P 4 O 10 oder H 2 SO 4 in allen Glasgeräten ohne Schmierung im Dunkeln erhalten werden.
Das industrielle Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure basiert auf der katalytischen Oxidation von Ammoniak über erhitztem Platin:
NH 3 + 2 O 2 \u003d HNO 3 + H 2 O.
Chemische Eigenschaften von Salpetersäure
Salpetersäure ist eine der stärksten Säuren; in verdünnten Lösungen dissoziiert es vollständig in Ionen. Seine Salze werden Nitrate genannt.
HNO 3 ↔ H + + NO 3 -.
Eine charakteristische Eigenschaft der Salpetersäure ist ihre ausgeprägte Oxidationsfähigkeit. Salpetersäure ist eines der energiereichsten Oxidationsmittel. Viele Nichtmetalle werden dadurch leicht oxidiert und verwandeln sich in die entsprechenden Säuren. Wenn also Schwefel mit Salpetersäure gekocht wird, oxidiert er allmählich zu Schwefelsäure, Phosphor zu Phosphorsäure. Eine glimmende Glut, eingetaucht in konzentrierte HNO 3 , lodert hell auf.
Salpetersäure wirkt auf fast alle Metalle (mit Ausnahme von Gold, Platin, Tantal, Rhodium, Iridium) und wandelt sie in Nitrate und einige Metalle in Oxide um.
Konzentrierte Salpetersäure passiviert einige Metalle.
Wenn verdünnte Salpetersäure mit inaktiven Metallen wie Kupfer reagiert, wird Stickstoffdioxid freigesetzt. Bei aktiveren Metallen - Eisen, Zink - wird Distickstoffoxid gebildet. Hochverdünnte Salpetersäure reagiert mit aktiven Metallen - Zink, Magnesium, Aluminium - unter Bildung eines Ammoniumions, das mit Säure Ammoniumnitrat ergibt. Meist werden mehrere Produkte gleichzeitig gebildet.
Cu + HNO 3 (Konz) = Cu(NO 3 ) 2 + NO 2 + H 2 O;
Cu + HNO 3 (verdünnt) = Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O;
Mg + HNO 3 (verdünnt) = Mg(NO 3 ) 2 + N 2 O + H 2 O;
Zn + HNO 3 (stark verdünnt) = Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 O.
Unter Einwirkung von Salpetersäure auf Metalle wird in der Regel kein Wasserstoff freigesetzt.
S + 6HNO 3 \u003d H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O;
3P + 5HNO 3 + 2H 2 O \u003d 3H 3 PO 4 + 5NO.
Eine Mischung aus 1 Volumen Salpetersäure und 3-4 Volumen konzentrierter Salzsäure wird als Königswasser bezeichnet. Royal Vodka löst einige Metalle auf, die nicht mit Salpetersäure interagieren, einschließlich des "Königs der Metalle" - Gold. Seine Wirkung erklärt sich aus der Tatsache, dass Salpetersäure Salzsäure unter Freisetzung von freiem Chlor und der Bildung von Stickstoff (III) -chlorid oder Nitrosylchlorid, NOCl, oxidiert:
HNO 3 + 3 HCl \u003d Cl 2 + 2 H 2 O + NOCl.
Die Verwendung von Salpetersäure
Salpetersäure ist eine der wichtigsten Stickstoffverbindungen: Sie wird in großen Mengen bei der Herstellung von Stickstoffdüngemitteln, Sprengstoffen und organischen Farbstoffen verbraucht, dient als Oxidationsmittel in vielen chemischen Prozessen, wird bei der Herstellung von Schwefelsäure durch die Salpetersäure verwendet Verfahren und wird zur Herstellung von Zelluloselacken, Filmen verwendet.
Beispiele für Problemlösungen
BEISPIEL 1
