Примеры решения типовых задач

Пример 1. Рассчитайте рН 3,070% раствора азотной кислоты, плотность которого равна 1,015 г/см 3 .

Дано: = 3,070%

d(рра) = 1,015 г/см 3

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Найти: рН

Решение:

1. Записываем уравнение диссоциации азотной кислоты в водном растворе: НNO 3 + Н 2 О → Н 3 О + + NO 3 –

2. Вычисляем молярную концентрацию азотной кислоты в растворе и равновесную концентрацию ионов оксония в нем:

C(HNO 3) = = = 0,4945 моль/л

C(HNO 3) = 0,4945 моль/л

I C (рра) = I C (HNO 3) = С(HNO 3) = 0,4945

4. Вычисляем коэффициент активности ионов оксония, используя метод кусочно-линейной интерполяции и данные табл.2 Приложения. Для этого в табл. 2 выбираем интервал значений ионной силы (ближайшие меньшее и большее значения), в который попадает значение I C = 0,4945. Выписываем соответствующие табличные значения I C и коэффициента активности для однозарядных ионов (Z = ±1) так, как это показано ниже. Вычисляем разности табличных значений ионной силы (ΔI C), коэффициента активности (Δf), а также разность между вычисленным нами I C = 0,4945 и верхним табличным значением I C = 0,400 (Δ). Из полученных значений ΔI C , Δf и Δ, взятых по абсолютной величине, составляем пропорцию для вычисления X, которое является разностью между искомым значением f(H 3 O +) и верхним табличным значением f(H 3 O +) = 0,820.

I C f(H 3 O +)

0,4945 → ← f(H 3 O +) = 0,820 + Х

ΔI C = 0,100 ––––––– 0,020 = Δf

Δ = 0,0945 ––––––– Х

Х = = 0,019 f(H 3 O +) = 0,820 + 0,019 = 0,839

a (H 3 O +) = ·f(H 3 O +) = 0,4945·0,839 = 0,415 моль/л

6. Вычисляем рН раствора:

рН = – lg a (H 3 O +) = – lg 0,415 = 0,38

Ответ: рН = 0,38.

Пример 2. Рассчитайте рН 0,602% раствора гидроксида натрия, плотность которого равна 1,005 г/см 3 .

Дано: = 0,602%

d(рра) = 1,005 г/см 3

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Найти: рН

Решение:

1. Записываем уравнение диссоциации гидроксида натрия в водном растворе: NaOH → Na + + OH –

2. Вычисляем молярную концентрацию гидроксида натрия в растворе и равновесную концентрацию ионов OH – в нем:

C(NaOH) = = = 0,151 моль/л

C(NaOH) = 0,151 моль/л

3. Определяем ионную силу раствора:

I C (рра) = I C (NaOH) = С(NaOH) = 0,151

4. Вычисляем коэффициент активности ионов OH – , используя метод кусочно-линейной интерполяции и данные табл. 2 Приложения:

I C f(OH –)

0,151 → ← f(OH –) = 0,810 – Х

_________________________________________________

0,100 ––––––– 0,010

0,051 ––––––– Х

Х = = 0,005 f(OH –) = 0,810 – 0,005 = 0,805

5. Рассчитываем активность ионов OH – :

a (OH –) = ·f(OH –) = 0,151·0,805 = 0,122 моль/л

рOН = – lg a (OH –) = – lg 0,122 = 0,91

pH = 14,00 – pOH = 14,00 – 0,91 = 13,09

Ответ: рН = 13,09.

Пример 3. Рассчитайте рН раствора, полученного смешиванием равных объемов 0,0500 моль/л водного раствора серной кислоты и 0,0200 моль/л водного раствора соляной кислоты. Коэффициенты активности однозарядных ионов примите равными 0,855.

Дано: V(H 2 SO 4) = V(HCl); f(H 3 O +) = 0,820

C(H 2 SO 4) = 0,0500 моль/л; C(HCl) = 0,0200 моль/л

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Найти: рН

Решение:

1.Записываем уравнения диссоциации H 2 SO 4 и HCl в водном растворе:

H 2 SO 4 + H 2 O → H 3 O + + HSO 4 –

HCl + H 2 O → H 3 O + + Cl –

2. Вычисляем молярные концентрации серной и соляной кислот в смеси и равновесную концентрацию ионов оксония в полученном растворе.

Так как при смешивании равных объемов двух веществ концентрации каждого компонента уменьшается в 2 раза, то:

C*(H 2 SO 4) = ½ C(H 2 SO 4) = ½ 0,0500= 0,0250 моль/л

С*(HCl) = ½ С(HCl) = ½ 0,0200 = 0,0100 моль/л

C*(H 2 SO 4) + C*(HCl) = 0,0250 + 0,0100 = 0,0350 моль/л

3. Так как в условии задачи дано значение f(H 3 O +) = 0,855, то нет необходимости вычислять ионную силу раствора.

4. Рассчитываем активность ионов оксония:

a (H 3 O +) = ·f(H 3 O +) = 0,0350∙0,855 = 0,0299 моль/л

5. Вычисляем рН раствора:

рH = – lg a (H 3 O +) = – lg 0,0299 = 1,52

Ответ: рН = 1,52.

Пример 4. Рассчитайте рН раствора, полученного смешиванием 100 мл 0,0200 моль/л водного раствора гидроксида бария и 300 мл 0,0200 моль/л водного раствора нитрата бария.

Дано: V(Ba(OH) 2) = 100 мл; V(Ba(NO 3) 2) = 300 мл

C(Ba(OH) 2) = C(Ba(NO 3) 2) = 0,0200 моль/л

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Найти: рН

Решение:

1. Записываем уравнения диссоциации Ba(OH) 2 и Ba(NO 3) 2:

Ba(OH) 2 → BaOH + + OH –

Ba(NO 3) 2 → Ba 2+ + 2 NO 3 –

2. Вычисляем молярные концентрации гидроксида бария и нитрата бария в смеси и равновесную концентрацию ионов OH – :

C*(Ba(OH) 2) = =

0,00500 моль/л

С*(Ba(NO 3) 2) = =

0,0150 моль/л

C*(Ba(OH) 2) = 0,00500 моль/л

3. Определяем ионную силу полученного раствора:

I C (рра) = I C (Ba(OH) 2) + I C (Ba(NO 3) 2) = C*(Ba(OH) 2) + 3C*(Ba(NO 3) 2) = 0,00500 + 3·0,0150 = 0,0500

4. Находим коэффициент активности ионов OH – .

Из табл. 2 Приложения следует, что f(OH –) = 0,840 при I C =0,0500.

5. Вычисляем активность ионов OH – в растворе:

a (OH –) = ·f(OH –) = 0,00500·0,840 = 0,00420 моль/л

6. Вычисляем pOH и рН раствора:

рOН = – lg a (OH –) = – lg 0,00420= 2,38

pH = 14,00 – pOH = 14,00 – 2,38 = 11,62

Ответ: рН = 11,62.

Пример 5. Рассчитайте рН раствора, полученного смешиванием равных объемов водных растворов гидроксида натрия и азотной кислоты с концентрациями 0,0300 моль/л и 0,0700 моль/л, соответственно.

Дано: V(NaOH) = V(HNO 3)

C(NaOH) = 0,0300 моль/л; C(HNO 3) =0,0700 моль/л

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Найти: рН

Решение: Так как при смешивании растворов гидроксида натрия и азотной кислоты происходит реакция нейтрализации, то рН полученного раствора будет определяться тем электролитом, который взят в избытке.

1. Определяем молярные концентрации NaOH и HNO 3 в смеси:

C*(NaOH) = ½ C(NaOH) = ½ 0,0300 = 0,0150 моль/л

С*(HNO 3) = ½ C(HNO 3) = ½ 0,0700 = 0,0350 моль/л

2. По уравнению реакции нейтрализации определяем, какое вещество взято в избытке, и рассчитаем концентрации сильных электролитов, присутствующих в растворе по окончании реакции:

NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O

до реакции: 0,0150 0,0350 0

реагируют: 0,0150 0,0150

после реакции: 0 0,0200 0,0150

Таким образом, раствор после завершения реакции содержит непрореагировавшую (избыток) HNO 3 и продукт реакции NaNO 3:

С(NaNO 3) = C*(NaOH) = 0,0150 моль/л

С(HNO 3) изб = C*(HNO 3) – C*(NaOH) = 0,0350 – 0,0150 = 0,0200 моль/л.

C(HNO 3) изб = 0,0200 моль/л

3. Определим ионную силу полученного раствора:

I C (рра) = I C (NaNO 3) + I C (HNO 3) = C*(NaNO 3) + C(HNO 3) изб = 0,0150 + 0,0200 = 0,0350

4. Вычисляем коэффициент активности ионов оксония, используя метод кусочно-линейной интерполяции и данные табл. 2 Приложения:

I C f(H 3 O +)

0,0350 → ← f(H 3 O +) = 0,870 – Х

_________________________________________________

0,0300 –––––––– 0,030

0,0150 –––––––– Х

Х = = 0,015 f(H 3 O +) = 0,870 – 0,015 = 0,855

5. Рассчитываем активность ионов оксония:

a (H 3 O +) = ·f(H 3 O +) = 0,0200·0,855 = 0,0171 моль/л

6. Вычисляем рН раствора:

рН = – lg a (H 3 O +) = – lg 0,0171 = 1,77

Ответ: рН = 1,77.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Чистая азотная кислота - бесцветная жидкость, при -42 o С застывающая в прозрачную кристаллическую массу (строение молекулы показано на рис. 1).

На воздухе она, подобно концентрированной соляной кислоте, «дымит», так как пары её образуют с влагой воздуха мелкие капельки тумана.

Азотная кислота не отличается прочностью. Уже под влияние света она постепенно разлагается:

4HNO 3 = 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O.

Чем выше температура и чем концентрированнее кислота, тем быстрее идет разложение. Выделяющийся диоксид азота растворяется в кислоте и придает ей бурую окраску.

Рис. 1. Строение молекулы азотной кислоты.

Таблица 1. Физические свойства азотной кислоты.

Получение азотной кислоты

Азотная кислота образуется в результате действия окислителей на азотистую кислоту:

5HNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5HNO 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O.

Безводная азотная кислота может быть получена перегонкой при пониженном давлении концентрированного раствора азотной кислоты в присутствии P 4 O 10 или H 2 SO 4 в полностью стеклянном оборудовании без смазки в темноте.

Промышленный процесс производства азотной кислоты основан на каталитическом окислении аммиака над нагретой платиной:

NH 3 + 2O 2 = HNO 3 + H 2 O.

Химические свойства азотной кислоты

Азотная кислоты принадлежит к числу наиболее сильных кислот; в разбавленных растворах она полностью диссоциирует на ионы. Её соли носят название нитраты.

HNO 3 ↔H + + NO 3 — .

Характерным свойством азотной кислоты является её ярко выраженная окислительная способность. Азотная кислота - один из энергичнейших окислителей. Многие неметаллы легко окисляются ею, превращаясь в соответствующие кислоты. Так, сера при кипячении с азотной кислотой постепенно окисляется в серную кислоту, фосфор - в фосфорную. Тлеющий уголек, погруженный в концентрированную HNO 3 , ярко разгорается.

Азотная кислота действует почти на все металлы (за исключением золота, платины, тантала, родия, иридия), превращая их в нитраты, а некоторые металлы - в оксиды.

Концентрированная азотная кислота пассивирует некоторые металлы.

При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами, например, с медью, выделяется диоксид азота. В случае более активных металлов - железа, цинка - образуется оксид диазота. Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными металлами - цинком, магнием, алюминием - с образованием иона аммония, дающего с кислотой нитрат аммония. Обычно одновременно образуются несколько продуктов.

Cu + HNO 3 (conc) = Cu(NO 3) 2 + NO 2 + H 2 O;

Cu + HNO 3 (dilute) = Cu(NO 3) 2 + NO + H 2 O;

Mg + HNO 3 (dilute) = Mg(NO 3) 2 + N 2 O + H 2 O;

Zn + HNO 3 (highly dilute) = Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 O.

При действии азотной кислоты на металлы водород, как правило, не выделяется.

S + 6HNO 3 = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O;

3P + 5HNO 3 + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO.

Смесь, состоящая из 1 объема азотной и 3-4 объемов концентрированной соляной кислоты, называется царской водкой. Царская водка растворяет некоторые металлы, не взаимодействующие с азотной кислотой, в том числе и «царя металлов» — золото. Действие её объясняется тем, что азотная кислота окисляет соляную с выделением свободного хлора и образованием хлороксида азота (III), или хлорида нитрозила, NOCl:

HNO 3 + 3HCl = Cl 2 + 2H 2 O + NOCl.

Применение азотной кислоты

Азотная кислота - одно из важнейших соединений азота: в больших количествах она расходуется в производстве азотных удобрений, взрывчатых веществ и органических красителей, служит окислителем во многих химических процессах, используется в производстве серной кислоты по нитрозному способу, применяется для изготовления целлюлозных лаков, кинопленки.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Новости и события

серной кислоты марки «К» и улучшенного олеума суммарной мощностью 500 тыс. тонн в год», реализуемого на производственной площадке компании в г. Тольятти Самарской области. Проект будет профинансирован в рамках программы «Фабрика...

в реальной жизни - растворы кислот и щелочей, органические загрязнения. В ходе исследования образцы выдерживали в течение 480 часов в жидких растворах химически агрессивных сред: 10%-ой уксусной кислоте, концентрированной хлористоводородной кислоте, ...

В марте-мае 2019 года на 15 тыс. тонн в месяц.

Рост поставок параксилола на внешние рынки прогнозируется на фоне планового ремонта на производстве терефталевой кислоты завода...

1, 5% и составил 100, 5 тыс. тонн.

В прошлом месяце завод выпустил 8, 43 тыс. тонн технического метанола, нарастив производство на 8, 2%. Выработка серной кислоты снизилась на 5, 3% - до 28, 81 тыс. тонн. Объемы наработки капролактама снизились на 4, 8% - до...

Согласно информации ФТС РФ в 2018 году из России на мировые рынки в совокупности было отгружено около 13916 тыс. тонн азотных удобрений («удобрения минеральные или химические, азотные», ТН ВЭД 3102). Уровень поставок...

химических удобрений (в пит. вещ.) увеличилось незначительно – в целом объемы выпуска всех удобрений увеличились на 1, 4%. При этом производство азотных удобрений за год выросло на 3, 7%, фосфорных – на 3, 5%. В то же время выпуск и калийных...

Информация

Российские компании могут нарастить экспортные поставки параксилола

ВЭБ.РФ, Газпромбанк и КуйбышевАзот подписали договор синдицированного кредита в рамках фабрики проектного финансирования
МИСиС подтвердил химическую стойкость полимерной мембраны
Российские компании могут нарастить экспортные поставки параксилола

Каталог организаций и предприятий

Торговая фирма, специализирующаяся на купле-продаже технической химии: 1. Кислота соляная 2. Кислота серная 3. Кислота ортофосфорная 4. Кислота азотная 5. Этиленгликоль 6. Натр едкий 7. Перекись водорода...

Воздушные и газовые поршневые компрессоры высокого давления, поршневые компрессоры для АГНКС, азотные компрессорные станции, передвижные компрессорные станции, азотные мембранные установки, металлообработка, литье черных и цветных металлов...

Выращивание зерновых культур, пшеница, ячмень, рожь, гречиха. Торговля агро химикатами и удобрениями азотными и сложными комплексными азотно -фосфорно-калийными.

имеем возможность поставить следующую химическую продукцию: - кислоты (уксусная, серная (при наличии лицензии), соляная (при наличии лицензии), ортофосфорная, азотная - электролит - антрацит (фильтрующий материал) - железа (III) хлорид технический...

Применяется в качестве удобрения на основе гуминовых кислот для предпосевной обработки семян и подкормки зерновых, технических, овощных, плодово-ягодных и цветочно-декоративных культур. Массовая доля гуминовых кислот не менее 1, 0%, кислотность (pH ) не...

Предложения на покупку и продажу продукции

Антифризы CoolStream (Техноформ), Тосолы Felix, Евростандарт, Комбат в Рязани ООО ТФК "Комтекс" г.Рязань, официальный представитель Техноформ, Тосол-Синтез, ТНК, Роснефть Chevron, Petro-Canada, То...

Самовывоз или доставка по всей России, авто и железнодорожным транспортом, отгружаем навалом насыпью или фасованную. Одним из наиболее безопасных и эффективных удобрений является диаммофоска 10:26:26.

Минеральные удобрения в ассортименте: Азотные, Сложные комплексные все серии NPK и Водорастворимые под овощные культуры (тепличные хозяйства). Отгрузка по всей России железнодорожным и авто транспорт...

Требуется качественная вторичная гранула? Необходимо купить большую партию гранулированного полимера? Наше предприятие занимается производством полиэтилена низкого и высокого давления, полистирола, по...

ООО «СПК Золотая Целина» отгружает по всей России железнодорожным и автотранспортом, отгружаем навалом насыпью или фасованную. Отгрузка со склада самовывоз или доставка. Минеральные удобрения произво...