Υπολογίστε το ρΗ των ακόλουθων υδατικών διαλυμάτων;

Απάντηση:

Προειδοποίηση! Μεγάλη απάντηση. α) ρΗ = 5,13. β) ρΗ = 11,0

Εξήγηση:

Για ένα):

Χλωριούχο αμμώνιο, # NH_4Cl # διαλύεται σε διάλυμα για να σχηματίσει ιόντα αμμωνίου # NH_4 ^ (+) # που δρουν ως ασθενές οξύ με πρωτονίωση νερού για σχηματισμό αμμωνίας, # NH_3 (aq) # και ιόντα υδρογόνου # H_3O ^ (+) (aq) #:

(+) (Υδατ.) + Η_20 (1) -> ΝΗ3 (υδατ.) + Η_3Ο ^

Όπως γνωρίζουμε # K_b # για την αμμωνία, μπορούμε να βρούμε το # K_a # για το ιόν αμμωνίου. Για ένα δεδομένο ζεύγος οξέος / βάσης:

# K_α φορές K_b = 1,0 φορές 10 ^ -14 # υποθέτοντας τυποποιημένες συνθήκες.

Ετσι, # Κ_α (ΝΗ_4 ^ (+)) = (1,0 φορές 10 ^ -14) / (1,8 φορές 10 ^ -5) = 5,56 φορές 10 ^

Συνδέστε τη συγκέντρωση και το # K_a # αξία στην έκφραση:

# Κ_α = (Η_3Ο ^ (+) φορές (ΝΗ_3) / (ΝΗ4 ^ (+)) #

# 5.56 φορές 10 ^ -10 ~~ (Η3Ο ^ (+) φορές NH_3) / (0.1) #

# 5.56 φορές 10 ^ -11 = Η_3Ο ^ (+) ^ 2 #

(όπως μπορούμε να υποθέσουμε ότι ένα μόριο υδρόνιο πρέπει να σχηματίζεται για κάθε μια από την αμμωνία που σχηματίζει.Επίσης, # K_a # είναι μικρό, έτσι # x «0,1 #.)

# H_3O ^ (+) = 7,45 φορές 10 ^ -6 #

# ρΗ = -log Η_3Ο ^ (+) #

# ρΗ = -log (7,45 φορές 10 ^ -6) #

#pH περίπου 5.13 #

Για το β):

(Εγώ) Προσδιορίστε τα υπάρχοντα είδη μετά την ανάμειξη.

Η εξίσωση για την αντίδραση είναι

#color (λευκό) (mmmmm) "OH" ^ "-" + "NH" _4 ^ "+" -> "

Χρώμα (άσπρο) (mll) 0,010 χρώμα (άσπρο) (mll) 0,010 χρώμα (άσπρο) (mol / L) 0 #

# "C / mol": χρώμα (άσπρο) (m) "- 0,010" χρώμα (λευκό) (ml) "- 0.010"

# "E / mol": χρώμα (λευκό) (mll) 0color (λευκό) (mmmm) 0color (λευκό) (mmml) 0.010 #

# "Moles OH" - "=" 0.100 L "χ" 0.1 mol "/" 1 L "=" 0.010 mol "#

# "Μώλοι ΝΗ" _4 ^ "+" = "0.100 L" χ "0.1 mol" / "1 L" = "0.010 mol"

Έτσι, θα έχουμε 200 mL υδατικού διαλύματος που περιέχει 0,010 mol αμμωνίας και το pH θα πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 7.

(ϋ) Υπολογίστε το ρΗ του διαλύματος

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

Η χημική εξίσωση για την ισορροπία είναι

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

Ας ξαναγράψουμε αυτό ως

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

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα πίνακα ICE για να κάνουμε τον υπολογισμό.

#color (λευκό) (mmmmmmmll) "B" + "H" _2 "O" "BH"

(Mmm) 0 # χρώματος (άσπρο) (mm) 0 # χρώματος (άσπρο)

(Mm) "-" xcolor (λευκό) (mmmmmll) "+" xcolor (λευκό) (mll) "+" x #

# "E / mol·l" ^ "- 1": χρώμα (άσπρο) (m) "0,050-" xcolor (άσπρο) (mmmmm) xcolor

#K_text (b) = ("BH" ^ "+") "/" "B") = x ^ 2 / ^ "- 5" #

Ελέγξτε για αμελητέα:

#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 χ 10 ^ "- 7" #

# x = 9,5 × 10 ^ "- 4" #

# "OH" ^ "-" = 9,5 × 10 ^ "- 4"

# "ρΟΗ" = -log (9.5 χ 10 ^ "- 4") = 3.0 #

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