6. Вычпслшгь pH прп тпррованшI 100,0 ~cm3 0,10 M раствора CH3 COOH в следуюшше моменты: а) в начальнып момент; б) после пришвания 50,00 cм3 0,10 M раствора NaOH ; в) после приливания 100,0 ~cm3 0,10 M раствора NaOH .
KC H C O O H=1,74 · 10-5
Для решения задачи мы будем использовать формулы для расчета pH раствора уксусной кислоты (CH₃COOH) и ее буферного раствора с добавлением NaOH.
Дано...
Рассчитаем количество молей уксусной кислоты: n₁ = C₁ × V₁ = 0,10 mol/L × 0,100 L = 0,010 mol
Уксусная кислота (CH₃COOH) диссоциирует по уравнению: CH₃COOH ⇌ H⁺ + CH₃COO⁻
Используем формулу для pH: pH = -log[H⁺]
Для слабой кислоты: K = [H⁺][CH₃COO⁻] / [CH₃COOH] При начальном моменте [H⁺] = x, [CH₃COO⁻] = x, [CH₃COOH] = 0,10 - x.
Принимаем, что x 0,10, тогда: K = x² / (0,10)
Подставляем значение K: 1,74 × 10⁻⁵ = x² / 0,10 x² = 1,74 × 10⁻⁶ x = √(1,74 × 10⁻⁶) ≈ 0,00132 M
Теперь можем найти pH: pH = -log(0,00132) ≈ 2,88
Рассчитаем количество молей NaOH: n₂ = C₂ × V₂ = 0,10 mol/L × 0,050 L = 0,005 mol
Общее количество уксусной кислоты до добавления NaOH: n₁ = 0,010 mol
После реакции уксусной кислоты с NaOH: CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O
Количество уксусной кислоты после реакции: n₁ = n₁ - n₂ = 0,010 - 0,005 = 0,005 mol
Образуется 0,005 mol ацетата (CH₃COO⁻).
Объем раствора после добавления NaOH: Votal = V₁ + V₂ = 100,0 cm³ + 50,0 cm³ = 150,0 cm³ = 0,150 L
Концентрации после реакции: [CH₃COOH] = n₁ / Votal = 0,005 mol / 0,150 L = 0,0333 M [CH₃COO⁻] = n₂ / Votal = 0,005 mol / 0,150 L = 0,0333 M
Используем формулу для расчета pH буферного раствора: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]) pKa = -log(1,74 × 10⁻⁵) ≈ 4,76
Подставляем значения: pH = 4,76 + log(0,0333 / 0,0333) = 4,76 + 0 = 4,76
Рассчитаем количество молей NaOH: n₂ = C₂ × V₂ = 0,10 mol/L × 0,100 L = 0,010 mol
Общее количество уксусной кислоты до добавления NaOH: n₁ = 0,010 mol
После реакции уксусной кислоты с NaOH: CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O
Полная реакция: n₁ = n₁ - n₂ = 0,010 - 0,010 = 0 mol (уксусная кислота полностью прореагировала)
Образуется 0,010 mol ацетата (CH₃COO⁻).
Объем раствора после добавления NaOH: Votal = V₁ + V₂ = 100,0 cm³ + 100,0 cm³ = 200,0 cm³ = 0,200 L
Концентрация ацетата: [CH₃COO⁻] = n₂ / Votal = 0,010 mol / 0,200 L = 0,050 M
Так как уксусная кислота полностью прореагировала, pH определяется как pH раствора соли (ацетата натрия): pH = 7 + 0,5 * (pKa + log([A⁻])) pKa ≈ 4,76
Подставляем значения: pH = 7 + 0,5 * (4,76 + log(0,050)) log(0,050) ≈ -1,30 pH = 7 + 0,5 * (4,76 - 1,30) pH = 7 + 0,5 * 3,46 pH = 7 + 1,73 = 8,73
а) pH = 2,88 б) pH = 4,76 в) pH = 8,73