Vypočítejte pH následujících vodných roztoků?

Odpovědět:

Varování! Dlouhá odpověď. a) pH = 5,13; b) pH = 11,0

Vysvětlení:

Pro):

Chlorid amonný, # NH_4Cl # rozpouští v roztoku za vzniku amonných iontů # NH_4 ^ (+) # které působí jako slabá kyselina protonizující vodou za vzniku amoniaku, # NH_3 (aq) # a ionty hydronia # H_3O ^ (+) (aq) #:

# NH_4 ^ (+) (aq) + H_20 (l) -> NH3 (aq) + H_3O ^ (+) (aq) #

Jak víme # K_b # pro amoniak, můžeme najít # K_a # pro amonný ion. Pro daný pár kyselina / báze:

#K_a krát K_b = 1,0 krát 10 ^ -14 # podmínky.

Tak, #K_a (NH_4 ^ (+)) = (1,0 krát 10 ^ -14) / (1,8 krát 10 ^ -5) = 5,56 krát 10 ^ -10 #

Zapojte koncentraci a # K_a # hodnotu do výrazu:

#K_a = (H_3O ^ (+) krát (NH_3) / (NH_4 ^ (+)) #

# 5,56 krát 10 ^ -10 ~ ~ (H_3O ^ (+) časy NH_3 / (0,1) #

# 5,56 krát 10 ^ -11 = H_3O ^ (+) ^ 2 #

(jak můžeme předpokládat, že pro každou formu amoniaku, který se tvoří, se musí vytvořit jedna molekula hydronia). # K_a # je malý, takže #x 0.1 #.)

# H_3O ^ (+) = 7,45 krát 10 ^ -6 #

# pH = -log H_3O ^ (+) #

# pH = -log (7,45 krát 10 ^ -6) #

#pH cca 5,13 #

Pro b):

(i) Po smíchání se stanoví přítomný druh.

Rovnice pro reakci je

#color (bílá) (mmmmm) "OH" ^ "-" + "NH" _4 ^ "+" -> "NH" _3 + "H" _2 "O" #

# "I / mol": barva (bílá) (mll) 0,010 barva (bílá) (mll) 0,010 barva (bílá) (mol / L) 0 #

# "C / mol": barva (bílá) (m) "- 0.010" barva (bílá) (ml) "- 0.010" barva (bílá) (m) "+ 0.010" #

# "E / mol": barva (bílá) (mll) 0barevná (bílá) (mmmm) 0barevná (bílá) (mmml) 0,010 #

# "Moly OH" ^ "-" = "0.100 L" × "0.1 mol" / "1 L" = "0.010 mol" #

# "Moly NH" _4 ^ "+" = "0.100 L" × "0.1 mol" / "1 L" = "0.010 mol" #

Takže budeme mít 200 ml vodného roztoku obsahujícího 0,010 mol amoniaku a pH by mělo být vyšší než 7.

(ii) Vypočítejte pH roztoku

# "NH" _3 = "0,010 mol" / "0,200 L" = "0,050 mol / l" #

Chemická rovnice pro rovnováhu je

# "NH" _3 + "H" _2 "O" "NH" _4 ^ "+" + "OH" ^ "-" #

Pojďme to znovu napsat

# "B" + "H" _2 "O" "BH" ^ "+" + "OH" ^ "-" #

K výpočtu můžeme použít tabulku ICE.

#color (bílá) (mmmmmmmll) "B" + "H" _2 "O" "BH" ^ "+" + "OH" ^ "-" #

# "I / mol·L" ^ "- 1": barva (bílá) (mll) 0.050color (bílá) (mmmmmll) 0color (bílá) (mmm) 0 #

# "C / mol·L" ^ "- 1": barva (bílá) (mm) "-" xcolor (bílá) (mmmmmll) "+" xcolor (bílá) (mll) "+" x #

# "E / mol·L" ^ "- 1": barva (bílá) (m) "0.050-" xcolor (bílá) (mmmmm) xcolor (bílá) (mmm) x #

#K_text (b) = ("BH" ^ "+" "OH" ^ "-") / ("B") = x ^ 2 / ("0.050-" x) = 1.8 × 10 ^ "- 5" #

Zkontrolujte zanedbatelnost:

#0.050/(1.8 × 10^'-5') = 3 × 10^3 > 400#. #x 0.050 #

# x ^ 2 / 0.050 = 1.8 × 10 ^ "- 5" #

# x ^ 2 = 0,050 × 1,8 × 10 ^ "- 5" = 9,0 × 10 ^ "- 7" #

#x = 9,5 × 10 ^ "- 4" #

# "OH" ^ "-" = 9,5 × 10 ^ "- 4" barva (bílá) (l) "mol / L" #

# "pOH" = -log (9,5 × 10 ^ "- 4") = 3,0 #

# "pH = 14,00 - pOH = 14,00 - 3,0" = 11,0 #