×

Вы находитесь на архивном сайте ИНХ СО РАН. Сайт закрыт в связи с неактуальностью, представленной на нём информации.
Актуальный сайт расположен по адресу: www.niic.nsc.ru

Логотип ИНХ СО РАН

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева

Сибирского отделения Российской академии наук

Научно-образовательный центр Института неорганической химии
им. А.В. Николаева Сибирского отделения РАН

Электронный практикум, разработанный в рамках реализации Программы развития НИУ–НГУ

В.А. Емельянов, М.А. Ильин, К.А. Коваленко

Химические олимпиады. Задания и решения.

Задача 15.

Условие задачи
  1. Показатель кислотности (рН) раствора определяется диссоциацией угольной кислоты по первой ступени, поскольку 2-я константа диссоциации значительно меньше. Следовательно, можно принять, что концентрации протонов и гидрокарбонат-ионов практически равны [H+] = [HCO3] = 10pH = 10-4 моль/л. Из выражения для константы равновесия следует, что

    [H2CO3] = [H+]*[HCO3]/Ка1 = 10-4 моль/л,

    [CO32—] = Ka2*[HCO3] / [H+] = Ka2 = 5*10-11 моль/л.

    Поскольку в форме H2CO3 находится 0,25% от растворенного углекислого газа, его общая концентрация в воде составит 10-4 / 0,0025 = 0,04 моль/л.

    [CO2(водн)] = 0,04 – 2*10-4 – 5*10-11  0,04 моль/л.

  2. По закону Генри растворимость газа в жидкости пропорциональна его давлению. Содержание СО2 в воздухе составляет около 0,03 %, его парциальное давление соответственно равно 3*10-4 атм. Концентрация H2CO3 пропорционально составит 10-4*3*10-4 = 3*10-8 моль/л. [Н+]2 = Ka1*[H2CO3] = 3*10-12, откуда [Н+] = 1,7*10-6, рН = 5,8.

  3. Чем меньше кислотность раствора, тем больше будет равновесная концентрация гидрокарбонат- и карбонат-ионов и, соответственно, этот раствор сможет поглотить больше углекислого газа. Ряд по возрастанию рН:

    HCl (сильнокислая среда), NH4Cl (слабокислая – соль слабого основания и сильной кислоты), NaCl (нейтральная), NaHCO3 (слабощелочная – соль слабой кислоты), Na2CO3 (среднещелочная – соль очень слабой кислоты), NH3 (среднещелочная – слабое основание, но молярная концентрация заметно выше, чем в предыдущем случае), KOH (сильнощелочная – сильное основание), NaOH (сильнощелочная – сильное основание, но молярная концентрация выше, чем в предыдущем случае). В растворе NaCl СО2 растворяется все же хуже, чем в воде из-за солевого фона, поэтому Н2О с нейтральной средой попадает между NaCl и NaHCO3.