1. Какой раствор является кислотно-основным буфером? - Раствор уксусной кислоты и ацетата натрия - Раствор уксусной

Luna_V_Omute

23

1. Чтобы определить, какой раствор является кислотно-основным буфером, нужно оценить значения ионизационных констант кислот и соответствующих конъюгированных оснований их солей.

а) Раствор уксусной кислоты и ацетата натрия:
Уксусная кислота (CH3COOH) слабая кислота, которая ионизируется в воде и образует ионы водорода (H+) и ацетатные ионы (CH3COO-).
\[CH_3COOH \rightleftharpoons H^+ + CH_3COO^-\]
Ацетатный ион (CH3COO-) может реагировать с ионами водорода (H+) и образовывать уксусную кислоту, что является особенностью буферных растворов.

б) Раствор уксусной и муравьиной кислоты:
Муравьиная кислота (HCOOH) также является слабой кислотой, но её соответствующее основание (ион формиата) имеет большую основность, чем ацетатный ион, поэтому этот раствор не является буфером.

в) Раствор уксусной и хлороводородной кислоты:
Хлороводородная кислота (HCl) является сильной кислотой, а соответствующее основание (хлоридный ион) не проявляет свойства основания. Поэтому этот раствор не является буфером.

г) Раствор ацетата натрия и ацетата калия:
Раствор ацетата натрия (CH3COONa) и ацетата калия (CH3COOK) содержит как слабую кислоту (уксусную кислоту) и соответствующую ей соль (ацетат), так и её основание (ацетатный ион). Поэтому этот раствор является кислотно-основным буфером.

2. Обнаружение катионов K+ и Cr3+:
а) Катион K+ является щелочно-земельным металлом и может обнаруживаться с помощью пламенной пробы, где соляную краску окрашивает в фиолетовый цвет.
\[2K^+ + 2H^+ \rightarrow 2K^+ + H_2 + \Delta E +\]
б) Катион Cr3+ может обнаруживаться с помощью калиевого хромата (VI) (K2CrO4) или диперкислоты калия (H2K2Cr2O7), в результате образуется осадок желтого цвета хромата (VI) хрома (III).
\[Cr^{3+} + 2OH^- \rightarrow Cr(OH)_2 \downarrow \rightarrow CrO_4^{2-} \downarrow\]

3. Расчет pH раствора NH4Cl:
NH4Cl является солью аммония и хлорида. Когда она растворяется в воде, происходит гидролиз, в результате которой образуется ион аммония (NH4+) и ион хлороводорода (HCl).
\[NH4Cl \rightleftharpoons NH4^+ + Cl^-\]
С учетом константы диссоциации ионизации NH4OH (иона гидроксида аммония) и известной формулы гидролиза NH4+ (NH4OH <=> NH4+ + OH-), можно записать уравнение реакции гидролиза:
\[NH4^+ + H2O <=> NH4OH + H^+\]
Так как концентрация ионов OH- и NH4+ одинакова, то мы можем расчитать pH по pK(NH4OH) следующим образом:
\[pH = pK(NH4OH) + log \left( \frac{[NH4OH]}{[NH4^+]} \right)\]
Нам дана константа диссоциации ионизации NH4OH и концентрация соли NH4Cl в граммах на литр, поэтому мы можем рассчитать концентрацию NH4OH. Подставив данную концентрацию NH4OH и концентрацию NH4+ в уравнение для pH, мы получим значение pH раствора.

4. Образование осадка при смешивании растворов хлорида бария и серной кислоты:
Для определения, образуется ли осадок, нужно рассмотреть реакцию, происходящую при смешивании этих растворов. Если реакционное уравнение будет включать образование нерастворимого соединения (осадка), то осадок будет образовываться.

Cхема реакции: \(BaCl2 + H2SO4 \rightarrow BaSO4 + 2HCl\)

Мы видим, что в результате реакции образуется нерастворимый продукт - сернистый (сульфат бария, BaSO4). Поэтому при смешивании указанных растворов образуется осадок. Необходимо отметить, что в данной задаче исходные концентрации растворов не влияют на наличие осадка, так как уровень растворимости (1,1∙10-10) существенно ниже концентрации реагирующих веществ.