Що таке рН розчину, який виникає в результаті змішування 20,0 мл 0,50 М HF (водн.) І 50,0 мл 0,20 М NaOH (водн.) При 25 градусах? (Ka HF = 7.2 x 10 ^ -4)

Відповідь:

Дивись нижче:

Увага! ДОВГИ ВІДПОВІДІ!

Пояснення:

Почнемо з пошуку кількості молей # NaOH # вводити в розчин, використовуючи концентраційну формулу:

# c = (n) / v #

# c #= conc #mol dm ^ -3 #

# n #= кількість молей

# v #= об'єм у літрах (# dm ^ 3 #)

# 50,0 мл = 0,05 дм ^ (3) = v #

# 0,2 рази 0,05 = n #

# n = 0,01 мол.

І знайти кількість молей # HF #:

# c = (n) / v #

# 0.5 = (n) /0.02#

# n = 0.1 #

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

Формуємо 0,1 моль # NaF # у отриманому 70мл розчині після завершення реакції.

Тепер, # NaF # буде дисоціювати в розчині, і фторид-іон, #F ^ (-) # буде діяти як слабка база в рішенні (ми повернемося до цього).

Тепер настав час встановити таблицю ICE, щоб знайти кількість #OH ^ - # іони, які він утворює, але ми спочатку повинні знати концентрацію # NaF #, оскільки концентрації використовуються в таблиці ICE.

# c = (n) / v #

# c = (0.1 / 0.07) #

#c приблизно 0.143 mol dm ^ -3 # з # NaF # (# = F ^ (-)) #

Реакція фтористого іона і наступні зміни концентрації:

# "колір (білий) (ммммм) F ^ (-) (aq) + H_2O (l) -> HF (aq) + OH ^ (-) (aq) #

# "Початкове:" колір (білий) (мм) 0,143колір (білий) (ммм) -колір (білий) (мммм) 0колір (білий) (ммммл) 0

# "Change:" колір (білий) (iim) -xcolor (білий) (mmm) -колір (білий) (mmm) + xcolor (білий) (mmll) + x #

# "Eq:" колір (білий) (ммм) 0,143-xcolor (білий) (mii) -колір (білий) (мммм) xcolor (білий) (ммммл) x #

The # K_b # Вираз для іона фтору буде:

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

Але як ми знаємо # K_b # для іона фториду, про який ми говорили раніше?

Ну, оскільки ми вважаємо, що реакція відбувається при 25 градусах Цельсія, застосовується наступне властивість:

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

Для пари кислот / підстав - і ми маємо пару # HF # і #F ^ (-) #!

Звідси:

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

#K_b (F ^ (-)) приблизно 1,39 рази 10 ^ (- 11) #

Тепер ми можемо створити a # K_b # вираз і вирішувати для # x # знайти концентрацію #OH ^ (-) #, і таким чином знайти # pOH # а потім послідовно # pH #.

# 1.39 рази 10 ^ (- 11) = (x ^ 2) / (0.143-x) #

# K_b # є малим, тому мале наближення x дає:

# 1.39 рази 10 ^ (- 11) = (x ^ 2) / (0.143) #

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

# = 1.4095 xx 10 ^ (- 6) приблизно 1.41 рази 10 ^ (- 6) #

Тепер:

# pOH = -log OH ^ (-) #

# pOH = -log 1,41 рази 10 ^ (- 6) #

#pOH приблизно 5,85 #

І оскільки ми на 25 градусів, це властивість застосовується:

# pH + pOH = 14 #

Отже, # pH = 14-5,85 #

#color (синій) (pH = 8,15) #