Aké je pH roztoku, ktoré je výsledkom zmiešania 20,0 ml 0,50 M HF (vod.) A 50,0 ml 0,20 M NaOH (aq) pri 25 ° C? (Ka HF = 7,2 x 10 ^ -4)

odpoveď:

Pozri nižšie:

Výstraha! DLHÁ ODPOVEĎ!

vysvetlenie:

Začnime tým, že nájdeme počet mólov # # NaOH do roztoku s použitím koncentračného vzorca: t

# C = (n) / v #

# C #= conc in #mol dm ^ -3 #

# N #= počet krtkov

# V #= objem v litroch (# Dm ^ 3 #)

# 50,0 ml = 0,05 dm ^ (3) = v #

# 0,2 krát 0,05 = n #

# n = 0,01 mol #

A nájsť počet mólov # # HF:

# C = (n) / v #

# 0,5 = (n) /0.02#

# N = 0,1 #

#NaOH (aq) + HF (aq) -> NaF (aq) + H_2O (l) #

Tvoríme 0,1 mol # # NaF vo výslednom 70 ml roztoku po ukončení reakcie.

teraz, # # NaF bude v roztoku disociovaný a fluoridový ión, #F ^ (-) # bude pôsobiť ako slabá základňa v riešení (k tomu sa vrátime).

Takže teraz je vhodná doba na vytvorenie tabuľky ICE na zistenie množstva #OH ^ - # ióny, ktoré tvorí, ale najprv potrebujeme poznať koncentráciu # # NaF, pretože koncentrácie sú použité v tabuľke ICE.

# C = (n) / v #

# C = (0,1 / 0,07) #

#c cca 0,143 mol dm ^ -3 # z # # NaF (# = F ^ (-)) #

Reakcia flouridového iónu a následné zmeny koncentrácie sú: t

# "farba (biela) (mmmmm) F ^ (-) (aq) + H_20 (l) -> HF (aq) + OH ^ (-) (aq) #

# "Počiatočná" farba (biela) (mm) 0.143color (biely) (mmm) -Color (biely) (mmmm) 0color (biely) (mmmmll) 0 #

# "Zmena:" farba (biela) (lim) -xcolor (biely) (mmm) -Color (biely) (mmm) + xcolor (biely) (mmll) + x #

# "Rovnica:" farba (biela) (MMM), 0,143-xcolor (biely) (MII) -Color (biely) (mmmm) xcolor (biely) (mmmmll) x #

# # K_b výraz pre fluoridový ión by bol:

#K_b = (OH ^ (-) krát HF) ((F ^ (-)) #

Ale ako to poznáme # # K_b pre fluoridové ióny, na ktoré sme sa predtým dotkli?

Ako sme povedali, že reakcia prebieha pri teplote 25 stupňov Celcius, platí táto vlastnosť:

# (K_b) krát (K_a) = 1,0-krát 10 ^ -14 #

Pre dvojicu kyselina / báza - a náhodou máme pár # # HF a #F ^ (-) #!

Z toho dôvodu:

# K_b = (1,0-krát 10 ^ -14) / (7,2-krát 10 ^ (- 4) #

#K_b (F ^ (-)) približne 1,39 krát 10 ^ (- 11) #

Takže teraz môžeme vytvoriť # # K_b výraz a vyriešiť #X# nájsť koncentráciu #OH ^ (-) #, a tak nájsť # # POH a potom následne # # PH.

# 1,39 krát 10 ^ (- 11) = (x ^ 2) / (0,143-x) #

# # K_b je malá, takže malá aproximácia dáva:

# 1,39 krát 10 ^ (- 11) = (x ^ 2) / (0,143) #

# x = OH ^ (-) = sqrt (K_bcdot0.143) #

# = 1.4095 xx 10 ^ (- 6) približne 1.41 krát 10 ^ (- 6) #

teraz:

# POH = -log OH ^ (-) #

# pOH = -log 1,41 krát 10 ^ (- 6) #

#pOH cca 5.85 #

A keďže sme na úrovni 25 stupňov, platí táto vlastnosť:

# PH + POH = 14 #

Z toho dôvodu, # PH = 14 až 5,85 #

#color (modrá) (pH = 8,15) #