Исходный уровень знаний

КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ РАВНОВЕСИЕ. ШКАЛА рН.

Цель занятия.

Приобрести системные знания о механиз­ме электролитической диссоциации в зависимости от природы химической связи и растворителя, о степени и константе дис­социации, о ионном произведении воды и водородном показа­теле. Уметь применять эти знания к конкретным системам, встречающимся в биологических объектах.

Исходный уровень знаний

1. Знание периодического закона и периодической системы Д. И. Менделеева.

2. Знание химических формул гидроксидов и солей.

3. Знание химического равновесия, константы равновесия.

4. Умение рассчитывать концентрации растворов.

После изучения темы студент должен:

— знать:

¾ теорию слабых электролитов, степень и константу диссоциации. Закон разведения Оствальда;

¾ теорию сильных электролитов, активности и коэффициент активности, ионную атмосферу и ионную силу раствора;

¾ водородный и гидроксильный показатель растворов;

¾ взаимосвязь между перечисленными величинами и факторами, от которых они зависят;

¾ особенности растворов слабых и сильных электролитов;

¾ влияние общего тока и противотока на равновесие;

¾ методы расчета значений рН для растворов кислот и оснований;

¾ основы теории кислотно- индикаторов и их практическое применение для определения рН.

¾ физико-химические основы водно-элекролитного баланса в организме

— уметь:

¾ Рассчитать для конкретных систем степень диссоциации;

¾ Находить ионную силу разбавленных растворов электролитов;

¾ Рассчитывать концентрацию ионов в растворах слабых и сильных электролитов;

¾ Рассчитывать рН и рОН растворов электролитов;

Учебно-целевые вопросы:

1. Теория электролитической диссоциации. Основные положения. Причина и механизм диссоциации. Влияние природы химической связи растворяемого вещества и растворителя на процесс диссоциации.

2. Теплота гидратации ионов. Факторы, влияющие на теп­лоту гидратации (размер иона, заряд иона).

3. Процесс диссоциации слабых электролитов. Степень и константа диссоциации. Закон разведения Оствальда.

4. Теория сильных электролитов. Ионная атмосфера. Ион­ная сила растворов. Активность иона и коэффициент актив­ности.

5. Ионное произведение воды. Водородный показатель. По­нятие кислой, нейтральной и щелочной среды. Водородный и гидроксильный показатели. Шкала рН.

6. Расчет концентрации ионов водорода и гидроксила в ра­створах сильных и слабых электролитов. Расчет рН растворов слабых и сильных кислот и оснований.

7. Расчет концентрации ионов водорода и гидроксила для слабых и сильных электролитов по данному значению рН.

8. Биологическая роль ионов водорода и гидроксила (в энер­гетике клетки, в кислотно-основном равновесии).

Вопросы и задания для самоподготовки

(обязательные домашние задания, выполняемые в отдельной тетради)

1. Приложим ли закон действия масс к сильным электролитам?

2. Что называется активностью, коэффициентом активности, ионной силой раствора?

3. Найдите ионную систему раствора и активности ионов в 0, 025 М растворе сульфата меди, если коэффициент активности ионов меди и сульфат-ионов равен 0, 33.

Ответ: I (CuSО₄) = 0.1 моль/л; a (Cu²⁺)=a(SO₄^2-)=8.25∙ 10^-3 моль/л.

4. Найти концентрацию ионов водорода в 1 М растворе циановодородной кислот (Кд = 4.9∙ 10^-10). Сколько г цианид - ионов содержится в 1, 5л данного раствора?

Ответ: концентрация ионов водорода 2.2∙ 10^-5 моль/л; масса цианид-ионов 5.75∙ 10^{-4 г}

5. Найдите ионную силу 0.02М раствора сульфата магния, применяемого в медицине для внутривенного введения.

Ответ: Ионная сила 0.08 моль/л

6. Найдите концентрацию ионов водорода, гидроксид-ионов и рН 0.2 М раствора уксусной кислоты (Kд = 1.8 ∙ 10^-5). Написать уравнение диссоциации кислоты.

Ответ: [H⁺] = 1.89∙ 10^-3 моль/л; [OH^-] =5.29∙ 10^-12 моль/л; рН=2.73

7. Найдите концентрацию ионов водорода, гидрооксид-ионов в растворе, рН которого равен 6.72

Ответ: [H⁺] = 1.91∙ 10^-7 моль/л; [OH^-] =0.523∙ 10^-7 моль/л

8. Концентрация гидроксид-ионов в водном растворе аммиака с рН=10 составляет:

1) 10^-4 2) 10^-5 3) 10^-6 4) 10^-7

9. Для всех водных растворов при 25^оС справедливо соотношение …

1) рН+рОН=14 2) pH + pOH = 7 3) pH - pOH = 14 4) pH - pOH = 7

10. Сточные воды некоторого промышленного предприятия …
Для устранения кислого характера сточных растворов часто применяется известняковая мука. Если суточный объем очищаемой воды равен 500 м³, значение рН исходного раствора равно 2, то с учетом 80 %-го содержания действующего вещества в пересчете на карбонат кальция в известняковой муке ее расход составит ______ кг в сутки.
(Ответ привести с точностью до десятых.)

1) 512.5 2) 412.5 3) 312, 5кг 4) 212.5

Задания для самоконтроля (включены в коллоквиум и зачетное занятие)

1. Степень диссоциации слабого электролита увеличивается при:

1) добавлении одноименного иона 2) увеличении концентрации раствора

3) разведении раствора 4) охлаждении раствора

2. Константа диссоциации слабого электролита не зависит от:

1) природа электролита 2) полярности растворителя

3) температуры 4) концентрации вещества

3. Коэффициент активности иона тем больше, чем:

1) больше концентрация электролита 2) меньше концентрация электролита

3) меньше растворимость электролита 4) не зависит от концентрации электролита

4. Ионная сила раствора – это:

1) произведение концентрации иона на квадрат его заряда

2) произведение концентрации иона на его заряд

3) сумма произведения концентрации ионов на квадрат их зарядов

4) полусумма произведения концентрации ионов на квадрат их зарядов

5. Коэффициент активности ионов (f) в очень разбавленных растворах равен:

1) f > 1 2) f = 1 3) f < 1 4) f=0

6. Ионная сила плазмы крови человека равна 0, 15. Заменителем плазмы крови является:

1) 0, 7 м раствор глюкозы 2) 0, 15 м раствор карбоната натрия

3) 0, 9% раствор хлорида натрия 4) 1, 9% раствор хлорида натрия

7. Смешивают равные объемы растворов 0, 5 м HNO₃ и 0, 4 м KOH, рН полученного раствора равен:

1) 2 2) 1 3) -1 4) -2

8. Если 1 л раствора содержит 0, 1 моль NaOH, то рН раствора равен:

1) 1, 3 2) 13 3) 3, 1 4) 12

9. Если рН раствора равен 8, то концентрация ионов гидроксид - ионов равна:

1) 10^–5 2) 10^–6 3) 10^-7 4) 10^-8

10. Для сильных электролитов понятие «активность ионов» характеризует:

1) степень диссоциации 2) взаимодействие между ионами и растворителем

3) степень гидратации 4) эффективную концентрацию ионов

11. рОН раствора равен 2, концентрация ионов водорода (моль/л):

1) 10^-12 2) 10^-2 3) 12 4) 2

12. Смешивают равные объемы растворов 0, 4 м HNO₃ и 0, 5 м KOH, рОН полученного раствора равен:

1) 2 2) 1 3) 4 4) 3

13. рОН воды при 25º C равен:

1) 7..7 2) 7.0 3) 10^-7 4) 14

14. Степень диссоциации слабого электролита, уменьшается при:

1) при добавлении одноименного иона 2) увеличением температуры

3) разбавлении 4) увеличении давления