Каков объем 0,4 м раствора соляной кислоты и 0,2 м раствора аммиака, требующийся для создания 150 мл буферного раствора

  • 3
Каков объем 0,4 м раствора соляной кислоты и 0,2 м раствора аммиака, требующийся для создания 150 мл буферного раствора с рН = 8,6 и Кд = 1,8 * 10-5?
Янтарь
6
Для решения этой задачи мы будем использовать определение рН и формулу Гендерсона-Хассельбальха, которая связывает концентрации кислоты и основания в буферном растворе. Давайте приступим к решению.

1. Сначала вычислим концентрации кислоты и основания в буферном растворе.
Дано: рН = 8,6
Из определения рН, мы можем найти концентрацию гидроксидных ионов (OH-) в растворе. Формула для этого:
pOH=14рН
pOH=148,6=5,4

Теперь мы можем вычислить концентрацию гидроксидных ионов:
OH=10pOH
OH=105,43,98×106

Зная концентрацию гидроксидных ионов, мы можем найти концентрацию аммония (NH4+) в буферном растворе, используя формулу Гендерсона-Хассельбальха:
pKa=log10Kд
pKa=log10(1,8×105)4,74

Формула Гендерсона-Хассельбальха:
pH=pKa+log10([A][HA])

Так как дано, что рН = 8,6 и Кд = 1,8 × 10^{-5}, ищем концентрацию аммония.
pH=8,6=4,74+log10([A][HA])

Теперь найдем отношение концентраций аммония и аммония хлорида:
[A][HA]=10(pHpKa)
[A][HA]=10(8,64,74)301.995

Поскольку буферный раствор содержит только аммоний и аммоний хлорид, мы можем сказать, что концентрация NH4+ в буферном растворе равна 301.995, а концентрация NH3 равна 1.

2. Теперь, когда мы знаем концентрации кислоты и основания в буферном растворе, давайте вычислим объемы растворов соляной кислоты и аммиака, которые нам понадобятся.

Для этого мы можем использовать следующее соотношение:
V1C1=V2C2
где V1 и C1 - объем и концентрация исходного раствора, V2 и C2 - объем и концентрация требуемого раствора.

Пусть VHCl - объем раствора соляной кислоты, а VNH3 - объем раствора аммиака в буферном растворе.

Для соляной кислоты:
VHCl0,4=150103CHCl

Для аммиака:
VNH30,2=150103CNH3

Поскольку отношение концентрации аммония и аммония хлорида равно 301.995, мы можем записать следующее:
CNH3CHCl=301.995

Теперь мы можем решить эту систему уравнений для VHCl и VNH3.
Заметим, что CHCl=0,4 и CNH3=0,2, поэтому мы можем упростить уравнение:
VHCl=301.995VNH3

Подставляя это в первое уравнение:
301.995VNH30,4=1501030,4

Решая это уравнение, мы получаем:
VNH30,04968л
VHCl14,99832л

Поэтому, чтобы создать 150 мл буферного раствора с рН = 8,6 и Кд = 1,8 × 10^{-5}, нам понадобится около 0,04968 л (49,68 мл) раствора аммиака и около 14,99832 л (14 998,32 мл) раствора соляной кислоты.

Пожалуйста, обратите внимание, что решение было округлено для удобства использования, и окончательные ответы могут отличаться незначительно.