1) У какого раствора pH больше: FeCl2 или FeCl3 ( при одинаковых концентрациях)? 2) Определите pH 0.1 М раствора дегидрофосфата калия.
1) У какого раствора pH больше: FeCl2 или FeCl3 ( при одинаковых концентрациях)? 2) Определите pH 0.1 М раствора дегидрофосфата калия.
1) У раствора FeCl3 pH будет выше, чем у раствора FeCl2 при одинаковых концентрациях. Это связано с тем, что FeCl3 образует более кислотные растворы из-за образования иона Fe3+, который обладает более выраженными кислотными свойствами по сравнению с Fe2+ в растворе FeCl2.
2) Дегидрофосфат калия - K2HPO4 - является среднесильным основанием. Для определения его pH можно воспользоваться уравнением Гендерсона-Хассельбальха:
pH = pKa + log([базовый]/[кислотный]),
где pKa для дегидрофосфата калия равен 7.2. Поскольку раствор имеет концентрацию 0.1 М, то [базовый]/[кислотный] = 10. Таким образом, pH = 7.2 + log(10) = 7.2 + 1 = 8.2. Таким образом, pH 0.1 М раствора дегидрофосфата калия равен 8.2.
1) У FeCl2 pH будет выше, чем у FeCl3. 2) pH раствора дегидрофосфата калия будет около 9.
1) Чтобы определить, у какого раствора больше pH - FeCl2 или FeCl3, нужно сначала рассмотреть химические свойства этих солей. Обе соли - хлориды железа, но FeCl2 содержит железо в степени окисления +2, а FeCl3 содержит железо в степени окисления +3.
FeCl2 (хлорид железа(II)) при растворении в воде слабо гидролизуется по аниону: [ \text{FeCl}_2 \rightarrow \text{Fe}^{2+} + 2\text{Cl}^- ] [ \text{Fe}^{2+} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{FeOH}^+ + \text{H}^+ ] Гидролиз по катиону Fe^2+ приводит к образованию небольшого количества ионов H+, что делает раствор слегка кислым.
FeCl3 (хлорид железа(III)) при растворении в воде также гидролизуется, но гидролиз здесь сильнее из-за более высокой степени окисления железа: [ \text{FeCl}_3 \rightarrow \text{Fe}^{3+} + 3\text{Cl}^- ] [ \text{Fe}^{3+} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{FeOH}^{2+} + \text{H}^+ ] Гидролиз по катиону Fe^3+ приводит к образованию большего количества ионов H+, делая раствор более кислым по сравнению с раствором FeCl2.
Таким образом, раствор FeCl3 будет иметь более низкое значение pH по сравнению с раствором FeCl2 при одинаковых концентрациях.
2) Для определения pH 0.1 М раствора дегидрофосфата калия (K2HPO4) важно учесть, что это соль, образующаяся при диссоциации слабой кислоты (H3PO4) и сильного основания (KOH). Дегидрофосфат калия диссоциирует в растворе на ионы K+ и HPO4^2-: [ \text{K}_2\text{HPO}_4 \rightarrow 2\text{K}^+ + \text{HPO}_4^{2-} ]
Ион HPO4^2- является основанием и может частично реагировать с водой: [ \text{HPO}_4^{2-} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{PO}_4^- + \text{OH}^- ]
Константа равновесия (Kb) для этой реакции может быть выражена через константу кислотности (Ka) для сопряженной кислоты (H2PO4^-): [ \text{Kb} = \frac{\text{Kw}}{\text{Ka}_{\text{H}_2\text{PO}_4^-}} ] где Kw = 10^-14 (ионный произведение воды).
Для H2PO4^-, Ka = 6.2 × 10^-8 (при 25 °C). Таким образом: [ \text{Kb} = \frac{10^{-14}}{6.2 \times 10^{-8}} = 1.61 \times 10^{-7} ]
Используя приближение для слабых оснований: [ \text{[OH}^-] \approx \sqrt{\text{Kb} \times \text{[HPO}_4^{2-}]} = \sqrt{1.61 \times 10^{-7} \times 0.1} \approx 1.27 \times 10^{-4} ]
[ \text{pOH} = -\log(\text{[OH}^-]) = -\log(1.27 \times 10^{-4}) \approx 3.9 ]
[ \text{pH} = 14 - \text{pOH} = 14 - 3.9 = 10.1 ]
Таким образом, pH 0.1 М раствора дегидрофосфата калия составляет примерно 10.1, что делает его слабощелочным.
