Каков объем 0,4 м раствора соляной кислоты и 0,2 м раствора аммиака, требующийся для создания 150 мл буферного раствора
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:
Теперь мы можем вычислить концентрацию гидроксидных ионов:
Зная концентрацию гидроксидных ионов, мы можем найти концентрацию аммония (NH4+) в буферном растворе, используя формулу Гендерсона-Хассельбальха:
Формула Гендерсона-Хассельбальха:
Так как дано, что рН = 8,6 и Кд = 1,8 × 10^{-5}, ищем концентрацию аммония.
Теперь найдем отношение концентраций аммония и аммония хлорида:
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:
где
Пусть
Для соляной кислоты:
Для аммиака:
Поскольку отношение концентрации аммония и аммония хлорида равно 301.995, мы можем записать следующее:
Теперь мы можем решить эту систему уравнений для
Заметим, что
Подставляя это в первое уравнение:
Решая это уравнение, мы получаем:
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.