PH ของสารละลายซึ่งเป็นผลมาจากการผสม 20.0mL ของ 0.50M HF (aq) และ 50.0mL ของ 0.20M NaOH (aq) ที่ 25 centigrades คืออะไร? (Ka ของ HF = 7.2 x 10 ^ -4)

ตอบ:

ดูด้านล่าง:

คำเตือน! คำตอบยาว!

คำอธิบาย:

เริ่มจากการหาจำนวนโมลของ # # NaOH ใส่ลงในสารละลายโดยใช้สูตรความเข้มข้น:

# c = (n) / วี #

c # #= conc #mol dm ^ -3 #

# n #= จำนวนโมล

# v #= ปริมาตรเป็นลิตร (# dm ^ 3 #)

# 50.0 ml = 0.05 dm ^ (3) = v #

# 0.2 คูณ 0.05 = n #

# n = 0.01 mol #

และเพื่อหาจำนวนโมลของ # # HF:

# c = (n) / วี #

# 0.5 = (n) /0.02#

# n = 0.1 #

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

เราสร้าง 0.1 โมลของ # NaF # ในสารละลาย 70 มลที่เกิดขึ้นหลังจากปฏิกิริยาสิ้นสุดลง

ตอนนี้ # NaF # จะแยกตัวออกจากสารละลายและฟลูออไรด์ไอออน #F ^ (-) # จะทำหน้าที่เป็นฐานที่อ่อนแอในการแก้ปัญหา (เราจะกลับมาที่นี่)

ตอนนี้เป็นเวลาที่ดีในการตั้งค่าตาราง ICE เพื่อค้นหาจำนวน #OH ^ - # มันก่อตัวเป็นไอออน แต่ก่อนอื่นเราต้องรู้ถึงความเข้มข้นของ # NaF #เนื่องจากความเข้มข้นถูกใช้ในตาราง ICE

# c = (n) / วี #

# c = (0.1 / 0.07) #

#c ประมาณ 0.143 mol dm ^ -3 # ของ # NaF # (# = F ^ (-)) #

ปฏิกิริยาของไอออนของแป้งและการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นที่ตามมาคือ:

# "สี (ขาว) (mmmmm) F ^ (-) (aq) + H_2O (l) -> HF (aq) + OH ^ (-) (aq) #

# "ครั้งแรก:" สี (สีขาว) (mm) 0.143color (สีขาว) (mmm) -color (สีขาว) (mmmm) 0color (สีขาว) (mmmmll) 0 #

# "เปลี่ยน" สี (สีขาว) (IIM) -xcolor (สีขาว) (mmm) -color (สีขาว) (mmm) + xcolor (สีขาว) (mmll) + x #

# "สมการ" สี (สีขาว) (mmm) 0.143-xcolor (สีขาว) (Mii) -color (สีขาว) (mmmm) xcolor (สีขาว) (mmmmll) x #

# K_b # การแสดงออกของฟลูออไรด์ไอออนจะเป็น:

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

แต่เราจะรู้ได้อย่างไร # K_b # สำหรับฟลูออไรด์ไอออนที่เราสัมผัสมาก่อนหน้านี้คืออะไร?

ทีนี้เมื่อเราได้รับว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นที่ 25 องศาเซลเซียสคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

# (K_b) ครั้ง (K_a) = 1.0 ครั้ง 10 ^ -14 #

สำหรับคู่กรด / เบส - และเรามีคู่ของ # # HF และ #F ^ (-) #!

ดังนั้น:

# K_b = (1.0 ครั้ง 10 ^ -14) / (7.2 ครั้ง 10 ^ (- 4) #

#K_b (F ^ (-)) ประมาณ 1.39 ครั้ง 10 ^ (- 11) #

ดังนั้นตอนนี้เราสามารถสร้าง # K_b # การแสดงออกและแก้ปัญหาสำหรับ # x # เพื่อค้นหาความเข้มข้นของ #OH ^ (-) #และดังนั้นจึงพบว่า # Poh # แล้วจึง # # ค่า pH.

# 1.39 คูณ 10 ^ (- 11) = (x ^ 2) / (0.143-x) #

# K_b # มีขนาดเล็กดังนั้นการประมาณค่า x ขนาดเล็กจะให้:

# 1.39 ครั้ง 10 ^ (- 11) = (x ^ 2) / (0.143) #

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

# = 1.4095 xx 10 ^ (- 6) ประมาณ 1.41 ครั้ง 10 ^ (- 6) #

ขณะนี้:

# Poh = -log OH ^ (-) #

# pOH = -log 1.41 ครั้ง 10 ^ (- 6) #

#pOH ประมาณ 5.85 #

และในขณะที่เราอยู่ที่ 25 องศาคุณสมบัตินี้ใช้:

# ค่า pH + Poh = 14 #

ดังนั้น

# ค่า pH = 14-5.85 #

#color (สีน้ำเงิน) (pH = 8.15) #