Jakie jest pH roztworu, które wynika z mieszania 20,0 ml 0,50 M HF (aq) i 50,0 ml 0,20 M NaOH (aq) przy 25 centigradach? (Ka z HF = 7,2 x 10 ^ -4)

Odpowiedź:

Zobacz poniżej:

Ostrzeżenie! DŁUGA ODPOWIEDŹ!

Wyjaśnienie:

Zacznijmy od znalezienia liczby moli # NaOH # umieścić w roztworze, stosując wzór stężenia:

# c = (n) / v #

#do#= conc w #mol dm ^ -3 #

# n #= liczba moli

# v #= objętość w litrach (# dm ^ 3 #)

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

# 0,2 razy 0,05 = n #

# n = 0,01 mol #

I znaleźć liczbę moli # HF #:

# c = (n) / v #

# 0.5 = (n) /0.02#

# n = 0,1 #

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

Tworzymy 0.1 mol # NaF # w powstałym 70 ml roztworze po zakończeniu reakcji.

Teraz, # NaF # zostanie zdysocjowany w roztworze, a jon fluorkowy, #F ^ (-) # będzie działać jako słaba baza w rozwiązaniu (wrócimy do tego).

Teraz jest dobry moment, aby ustawić tabelę ICE, aby znaleźć kwotę #OH ^ - # tworzą się jony, ale najpierw musimy znać koncentrację # NaF #, ponieważ stężenia są używane w tabeli ICE.

# c = (n) / v #

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

#c ok 0.143 mol dm ^ -3 # z # NaF # (# = F ^ (-)) #

Reakcja jonu fluorkowego i wynikające z tego zmiany stężenia są następujące:

# "kolor (biały) (mmmmm) F ^ (-) (aq) + H_2O (l) -> HF (aq) + OH ^ (-) (aq) #

# "Initial:" color (white) (mm) 0.143color (white) (mmm) -color (white) (mmmm) 0color (white) (mmmmll) 0 #

# "Zmień:" kolor (biały) (iim) -xcolor (biały) (mmm) -kolor (biały) (mmm) + xcolor (biały) (mmll) + x #

# "Eq:" kolor (biały) (mmm) 0,143-xcolor (biały) (mii) -kolor (biały) (mmmm) xcolor (biały) (mmmmll) x #

The # K_b # Wyrażenie jonu fluorkowego byłoby następujące:

#K_b = (OH ^ (-) razy HF) / (F ^ (-)) #

Ale skąd wiemy # K_b # na jony fluorkowe, o których wcześniej mówiliśmy?

Cóż, biorąc pod uwagę, że reakcja zachodzi w temperaturze 25 stopni Celsjusza, obowiązuje następująca właściwość:

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

Dla pary kwas / podstawa - i mamy parę # HF # i #F ^ (-) #!

Stąd:

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

#K_b (F ^ (-)) ok. 1,39 razy 10 ^ (- 11) #

Więc teraz możemy stworzyć # K_b # wyrażenie i rozwiązanie dla # x # znaleźć koncentrację #OH ^ (-) #, a tym samym znajdź # pOH # a następnie konsekwentnie # pH #.

# 1.39 razy 10 ^ (- 11) = (x ^ 2) / (0,143-x) #

# K_b # jest mały, więc małe przybliżenie x daje:

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

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

# = 1,4095 xx 10 ^ (- 6) ok. 1,41 razy 10 ^ (- 6) #

Teraz:

# pOH = -log OH ^ (-) #

# pOH = -log 1,41 razy 10 ^ (- 6) #

#pOH ok. 5,85 #

A ponieważ mamy 25 stopni, ta właściwość ma zastosowanie:

# pH + pOH = 14 #

Stąd, # pH = 14-5.85 #

#color (niebieski) (pH = 8,15) #