4,510-4 Моля кислоты содержится в 27 мл раствора

у - 1000 мл

у = 0,017 моль/л НСООН

Аналогично можно найти концентрацию соли:

в 1000 мл раствора содержится 0,15 моль НСООК

в 12 мл - х

х = 0,15  12 : 1000

х моль НСООК содержится в 27 мл раствора

у - 1000 мл

у = х  1000 : 27 = 0,066 моль/л НСООК

Подставляя эти значения в уравнение для вычисления рН буферного раствора, получим:

рН = рК_НА – Ig

Ответ: 4,35

Пример 8. Смешано 10 мл 0,2 М раствора хлороводородной кислоты и 20 мл 0,3 М раствора аммиака. Определить рН полученного раствора

(КNН₄ОН = 1,810^-5).

РЕШЕНИЕ: В данном примере буферная смесь образовалась в результате реакции:

NН₄ОН + НСI = NН₄СI + Н₂О

Концентрация соли nн4сi равна взятой концентрации нсi. С учетом разбавления раствора:

соли = 10  0,2 : 30 = 0,066 ≈ 0,07 моль/л

Концентрацию nн4он находим по разности между начальной концентрацией nн4он (с учетом разбавления) и концентрацией нсi:

NН₄ОН = 2  0,3 : 30 – 0,07 = 0,13 моль/л

Подставляя эти значения в уравнение рН аммонийной буферной смеси, получим:

рН = 14 – рКNН₄ОН + lg = 14 – 4,75 + lg = 8,52

Ответ: 8,52

Пример 9. Раствор содержит 0,056 М аммиака и 0,1 М хлорида аммония. Чему равен рН этого раствора и как он изменится при прибавлении к 1 л его 0,001 моля а) гидроксида натрия; б) хлороводородной кислоты?

РЕШЕНИЕ:

рН = 14 – рКNН₄ОН +Ig = 14 – 4,75 + lg = 9,00

а) NН₄СI + NаОН = NН₄ОН + NаСI

0,001 М хлорида аммония превращается в равное количество молей гидроксида аммиака

NН₄CI = 0,1 М – 0,001 М = 0,0999 М

NН₄ОН = 0,056 М + 0,001 М = 0,057 М

рН = 14 – 4,75 +Ig = 9,01

рН увеличивается на 0,01

б) NН₄ОН + НСI = NН₄СI + Н₂О

0,001 моля гидроксида аммония превращается в равное количество молей хлорида аммония

NН₄CI = 0,1 М + 0,001 М = 0,101 М

NН₄ОН = 0,056 М - 0,001 М = 0,055 М

рН = 14 – 4,75 + lg = 8,99

рН раствора уменьшается на 0,01.

Ответ: а) увеличится на 0,01; б) уменьшится на 0,01.

19. Поверхностные явления и адсорбция.

Адсорбцией называется накопление вещества (адсорбтив) на поверхности раздела фаз, обычно представляющей собой поверхность твердого тела (адсорбент), окруженного жидкой или газообразной средой. Адсорбция – обратимый процесс, поэтому она заканчивается установлением равновесия. В качестве количественной характеристики адсорбции используется так называемая удельная адсорбция Г, часто заменяемая упрощенным термином адсорбция:

Г_S = n/s моль/м² или Г_m = n/m моль/кг

где n – количество вещества (моль) адсорбтива, адсорбированного адсорбентом массой m и площадью s поверхности к моменту установления равновесия.

На практике в качестве количественной характеристики процесса адсорбции часто используют так называемую активность адсорбента, под которой подразумевается масса адсорбтива, адсорбированного 1 кг (1 м³) адсорбента. Активность адсорбента подразделяется на статическую и динамическую.

Статическая активность a^*_m адсорбента выражает массу m^/ адсорбтива, адсорбированного адсорбентом массой m (насыпным объемом V) к моменту установления равновесия:

а^*_m = m^//m кг/кг или а^*_V = m^/Vкг/м³.

Нетрудно заметить, что статическая активность а^*_m адсорбента пропорциональна удельной адсорбции Г_m:

а^*_m = Г_mМ,

где М – молярная масса адсорбтива.

Динамическая активность а адсорбента выражает массу адсорбтива, успевшего адсорбироваться 1 кг (1м³) адсорбента за период прохождения газа (жидкости) через слой адсорбента. Как правило, значение а составляет 85-95 % значения а^*, т.е. а  а^*.

Термодинамическое описание адсорбционного равновесия дается уравнением изотермы адсорбции Гиббса:

Г_S = c/(RT) (- d/dc)^*, (39)

где Г_S – удельная адсорбция, моль/м²; с – равновесная концентрация адсорбтива в среде, моль/м³;  - поверхностное натяжение на границе адсорбент-среда, Н/м; Т – температура системы, К; R – молярная газовая постоянная, Дж/(мольК).

Для практических целей более удобно уравнение изотермы адсорбции Ленгмюра:

Г = Г_Кс/(1+Кс), (40)

где Г_ - удельная адсорбция насыщения (при с Г = Г_); К – константа адсорбционного равновесия (характеризует соотношение равновесных концентраций адсорбтива в объеме среды и в объеме поверхностного слоя адсорбента).

Предполагая возможность идеального покрытия поверхности адсорбента мономолекулярным слоем адсорбтива, по значениям площади s₀ сечения молекул адсорбтива и удельной адсорбции Г_{m, } насыщения можно рассчитать удельную площадь s_уд поверхности адсорбента:

s_уд = Г_{m, } s₀N_А м²/кг, (41)

где N_А – число Авогадро.

Удельную адсорбцию Г_{m, } насыщения можно определить по графику зависимости 1/Г_m = f(1/c), полученной преобразованием уравнения изотермы адсорбции Ленгмюра:

(42)

Адсорбция на твердых адсорбентах при средних значениях концентрации адсорбтива удовлетворительно описывается эмпирическим уравнением Фрейндлиха

Г = с^, (43)

где  и  - константы, зависящие от природы системы (определяются по графику зависимости lg Г = f(lgc)).

При исследовании процесса адсорбции необходимо иметь в виду, что уравнение (39) описывает лишь строго мономолекулярную адсорбцию. В случае протекания адсорбции по полимолекулярному механизму, лучше всего для ее описания подходит уравнение (43). В последнем случае насыщения поверхности адсорбента адсорбтивом не происходит и поэтому Г_ на изотерме не наблюдается.