Jaké je pH roztoku, které je výsledkem promíchání 20,0 ml 0,50M HF (aq) a 50,0 ml 0,20M NaOH (aq) při 25 ° C? (Ka HF = 7,2 x 10 ^ -4)

Odpovědět:

Viz. níže:

Varování! DLOUHÁ ODPOVĚĎ!

Vysvětlení:

Začněme tím, že zjistíme počet molů # NaOH # do roztoku za použití koncentračního vzorce:

# c = (n) / v #

#C#= conc in #mol dm ^ -3 #

# n #= počet krtků

#proti#= objem v litrech (# dm ^ 3 #)

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

# 0,2 krát 0,05 = n #

# n = 0,01 mol #

A najít počet krtků # HF #:

# c = (n) / v #

# 0.5 = (n) /0.02#

# n = 0,1 #

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

Tvoříme 0,1 mol # NaF # ve výsledném 70 ml roztoku po ukončení reakce.

Nyní, # NaF # bude v roztoku disociován a fluoridový iont, #F ^ (-) # bude fungovat jako slabá základna řešení (k tomu se vrátíme).

Takže teď je vhodná doba pro nastavení tabulky ICE, aby se našlo množství #OH ^ - # Ionty, které tvoří, ale nejprve musíme znát koncentraci # NaF #, protože koncentrace jsou použity v tabulce ICE.

# c = (n) / v #

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

#c cca 0,143 mol dm ^ -3 # z # NaF # (# = F ^ (-)) #

Reakce flouridového iontu a následné změny koncentrace jsou: t

# "barva (bílá) (mmmmm) F ^ (-) (aq) + H_20 (l) -> HF (aq) + OH ^ (-) (aq) #

# "Počáteční:" barva (bílá) (mm) 0.143 barva (bílá) (mmm) -barva (bílá) (mmmm) 0barevná (bílá) (mmmmll) 0 #

# "Změna:" barva (bílá) (iim) -xcolor (bílá) (mmm) -color (bílá) (mmm) + xcolor (bílá) (mmll) + x #

# "Eq:" barva (bílá) (mmm) 0.143-xcolor (bílá) (mii) -color (bílá) (mmmm) xcolor (bílá) (mmmmll) x #

# K_b # výraz pro fluoridový iont by byl:

#K_b = (OH ^ (-) časy HF) ((F ^ (-)) #

Ale jak to známe # K_b # pro fluoridové ionty, které jsme dříve dotekli?

Jak jsme uvedli, že k reakci dochází při teplotě 25 ° C, platí následující vlastnost:

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

Pro pár kyselin / bází - a my jsme náhodou měli pár # HF # a #F ^ (-) #!

Proto:

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

#K_b (F ^ (-)) cca 1,39 krát 10 ^ (- 11) #

Takže teď můžeme vytvořit # K_b # výraz a řešit #X# najít koncentraci #OH ^ (-) #, a tak najít # pOH # a následně následně # pH #.

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

# K_b # je malá, takže malá x aproximace dává:

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

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

# = 1.4095 xx 10 ^ (- 6) cca 1.41 krát 10 ^ (- 6) #

Nyní:

# pOH = -log OH ^ (-) #

# pOH = -log 1,41 krát 10 ^ (- 6) #

#pOH cca 5.85 #

A jak jsme na 25 stupňů, platí tato vlastnost:

# pH + pOH = 14 #

Proto, # pH = 14-5,85 #

#color (modrá) (pH = 8,15) #