Kolika je pH otopina koja je rezultat miješanja 20,0 ml 0,50M HF (aq) i 50,0 ml 0,20M NaOH (aq) na 25 stupnjeva? (Ka od HF = 7,2 x 10 ^ -4)

Odgovor:

Pogledaj ispod:

Upozorenje! DUGI ODGOVOR!

Obrazloženje:

Počnimo s pronalaženjem broja molova # # NaOH staviti u otopinu, koristeći koncentracijsku formulu:

# C = (n) / v #

# C #= konc #mol dm ^ -3 #

# # N= broj mola

# # V= volumen u litrama (# Dm ^ 3 #)

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

# 0.2 puta 0.05 = n #

# n = 0,01 mol #

I pronaći broj molova # HF #:

# C = (n) / v #

# 0,5 = (n) /0.02#

# N = 0,1 #

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

Formiramo 0,1 mol # NaF # u dobivenoj 70 ml otopini nakon završetka reakcije.

Sada, # NaF # će se disocirati u otopini, a fluoridni ion, #F ^ (-) # će djelovati kao slaba baza u rješenju (vratit ćemo se na ovo).

Sada je dobro vrijeme da postavite ICE tablicu kako biste pronašli količinu #OH ^ - # iona koje ona stvara, ali najprije moramo znati koncentraciju # NaF #kako se u tablici ICE koriste koncentracije.

# C = (n) / v #

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

#c cca 0.143 mol dm ^ -3 # od # NaF # (# = F ^ (-)) #

Reakcija fluoridnog iona i posljedične promjene koncentracije su:

# "boja (bijela) (mmmmm) F ^ (-) (aq) + H_2O (l) -> HF (aq) + OH ^ (-) (aq) #

# "Početni" boje (bijele) (mm) 0.143color (bijeli) (mmm) -color (bijeli) (mmmm) 0color (bijeli) (mmmmll) 0 #

# "Promjena" boja (bijela) (Hm) -xcolor (bijela) (mmm) -color (bijela) (mmm) + xcolor (bijela) (mmll) + x #

# "EQ" boja (bijela) (mmm) 0,143-xcolor (bijela) (mii) -color (bijela) (mmmm) xcolor (bijela) (mmmmll) x #

# K_b # Izraz za fluoridni ion bio bi:

#K_b = (OH ^ (-) puta HF) / (F ^ (-)) #

Ali kako ćemo znati # K_b # za ion fluora, što smo dotaknuli ranije?

Pa, kako nam je dana reakcija na 25 stupnjeva Celzija, primjenjuje se sljedeće svojstvo:

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

Za kiselinski / bazni par - i slučajno imamo par # HF # i #F ^ (-) #!

Stoga:

# K_b = (1.0 puta 10 ^ -14) / (7.2 puta 10 ^ (- 4) #

#K_b (F ^ (-)) oko 1,39 puta 10 ^ (- 11) #

Sada možemo stvoriti # K_b # izraz i riješiti za #x# pronaći koncentraciju #OH ^ (-) #, i tako pronaći # POH # i zatim posljedično # PH #.

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

# K_b # je mala, tako da mala x aproksimacija daje:

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

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

# = 1.4095 xx 10 ^ (- 6) cca 1,41 puta 10 ^ (- 6) #

Sada:

# POH = -log OH ^ (-) #

# pOH = -log 1.41 puta 10 ^ (- 6) #

#pOH cca 5,85 #

I kao što smo na 25 stupnjeva, ovo svojstvo vrijedi:

# PH + pOH = 14 #

Stoga, # PH 14-5,85 #

# boja (plava) (pH = 8,15) #