Oblicz pH następujących roztworów wodnych?

Odpowiedź:

Ostrzeżenie! Długa odpowiedź. a) pH = 5,13; b) pH = 11,0

Wyjaśnienie:

Dla):

Chlorek amonu, # NH_4Cl # rozpuszcza się w roztworze, tworząc jony amonowe # NH_4 ^ (+) # które działają jako słaby kwas przez protonowanie wody, tworząc amoniak, # NH_3 (aq) # i jony hydroniowe # H_3O ^ (+) (aq) #:

# NH_4 ^ (+) (aq) + H_2O (l) -> NH_3 (aq) + H_3O ^ (+) (aq) #

Jak wiemy # K_b # dla amoniaku możemy znaleźć # K_a # dla jonu amonowego. Dla danej pary kwas / zasada:

#K_a razy K_b = 1,0 razy 10 ^ -14 # przyjmując standardowe warunki.

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

Podłącz koncentrację i # K_a # wartość w wyrażeniu:

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

# 5.56 razy 10 ^ -10 ~~ (H_3O ^ (+) razy NH_3) / (0.1) #

# 5.56 razy 10 ^ -11 = H_3O ^ (+) ^ 2 #

(jak można przypuszczać, że jedna cząsteczka hydronium musi tworzyć się dla każdego tworzącego się amoniaku. # K_a # jest mały, więc #x 0,1 #.)

# H_3O ^ (+) = 7,45 razy 10 ^ -6 #

# pH = -log H_3O ^ (+) #

# pH = -log (7,45 razy 10 ^ -6) #

#pH ok. 5,13 #

Dla b):

(ja) Określ gatunki obecne po wymieszaniu.

Równanie reakcji jest

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

# „I / mol”: kolor (biały) (mll) 0,010 kolor (biały) (mll) 0,010 kolor (biały) (mol / L) 0 #

# "C / mol": kolor (biały) (m) "- 0,010" kolor (biały) (ml) "- 0,010" kolor (biały) (m) "+ 0,010" #

# "E / mol": kolor (biały) (mll) 0 kolor (biały) (mmmm) 0 kolor (biały) (mmml) 0,010 #

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

# "Mole NH" _4 ^ "+" = "0,100 L" × "0,1 mol" / "1 L" = "0,010 mol" #

Będziemy więc mieli 200 ml wodnego roztworu zawierającego 0,010 mola amoniaku, a pH powinno być wyższe niż 7.

(ii) Oblicz pH roztworu

# "NH" _3 = "0.010 mol" / "0.200 L" = "0.050 mol / L" #

Równanie chemiczne dla równowagi to

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

Przepiszmy to jako

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

Możemy użyć tabeli ICE do obliczenia.

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

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

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

# "E / mol·l" ^ "- 1": kolor (biały) (m) "0.050-" xcolor (biały) (mmmmm) xcolor (biały) (mmm) x #

#K_text (b) = ("BH" ^ "+" "OH" ^ "-") / ("B") = x ^ 2 / ("0,050-" x) = 1,8 × 10 ^ "- 5" #

Sprawdź zaniedbanie:

#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" kolor (biały) (l) "mol / L" #

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

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