1. 8 баллов (2+2+4). Имеются 0,05 М водные растворы: 1) NaHS и 2) C₂H₅NH₂. а) Определите тип каждого из электролитов, напишите протолитические равновесия и качественно оцените характер среды в каждом растворе (pH ≈ 7; pH > 7; pH < 7). б) В протолитических равновесиях укажите кислотно-основные сопряжённые пары. в) Приведите выражения соответствующих констант равновесия. г) Запишите формулы для расчёта pH этих растворов и рассчитайте их значения. Дано: pKₐ₁(H₂S) = 6,97; pKₐ₂(H₂S) = 11,44; pKᵦ(C₂H₅NH₂) = 3,37; pKₐ(C₂H₅NH₃⁺) = 10,63.

1) Раствор NaHS. Это соль сильного основания NaOH и слабой двухосновной кислоты H₂S. Ион HS⁻ амфипротен: может как принимать, так и отдавать протон.

Равновесия:

HS⁻ + H₂O ⇌ H₂S + OH⁻; сопряжённые пары: HS⁻/H₂S и H₂O/OH⁻.

HS⁻ + H₂O ⇌ S²⁻ + H₃O⁺; сопряжённые пары: H₂S/HS⁻? В данном равновесии сопряжённые пары — HS⁻/S²⁻ и H₃O⁺/H₂O.

Для кислотного равновесия Kₐ₂ = [H₃O⁺][S²⁻]/[HS⁻]. Для основного равновесия Kᵦ(HS⁻) = [H₂S][OH⁻]/[HS⁻] = Kᵥ/Kₐ₁.

Для амфипротного иона приближённо pH ≈ ½(pKₐ₁ + pKₐ₂) = ½(6,97 + 11,44) = 9,205 ≈ 9,21. Следовательно, среда щелочная, pH > 7.

2) Раствор C₂H₅NH₂. Этиламин — слабое основание, протолитическое равновесие:

C₂H₅NH₂ + H₂O ⇌ C₂H₅NH₃⁺ + OH⁻.

Сопряжённые пары: C₂H₅NH₃⁺/C₂H₅NH₂ и H₂O/OH⁻. Константа основности Kᵦ = [C₂H₅NH₃⁺][OH⁻]/[C₂H₅NH₂] = 10⁻³·³⁷.

Пусть x = [OH⁻]. Тогда Kᵦ = x²/(0,05 − x), откуда x = (−Kᵦ + √(Kᵦ² + 4Kᵦ·0,05))/2 ≈ 4,41·10⁻³ моль/л. Поэтому pOH = −lg[OH⁻] ≈ 2,36, а pH = 14 − pOH ≈ 11,64. Среда щелочная, pH > 7.

Ответ: pH(NaHS) ≈ 9,21; pH(C₂H₅NH₂) ≈ 11,64. В обоих растворах среда щелочная.