Wie berechnen Sie die Änderung des pH-Werts, wenn 3.00 ml 0.100 M # "HCl" (aq) # zu 100.0 ml einer Pufferlösung hinzugefügt wird, die 0.100 M in # "NH" _3 (aq) # und 0.100 M in # ist? "NH" _4 "Cl" (aq) #?

Sie fügen Salzsäure hinzu, #"HCl"#, eine starke Säurevon Anfang an sollten Sie damit rechnen pH zu verringern.

Dies impliziert, dass die Änderung des pH-Werts sein wird Negativ

#Delta_ "pH" = "pH"_ "final" - "pH"_ "initial" <0#

Die Tatsache, dass Sie es mit einer Pufferlösung zu tun haben, lässt Sie jedoch wissen, dass diese Änderung durchgeführt wird nicht von Bedeutung sein, da die Rolle eines Puffers darin besteht, widerstehen signifikante Änderungen des pH-Wertes, die durch die Zugabe von starken Säuren oder starken Basen verursacht werden.

Also, Salzsäure wird mit Ammoniak reagieren, #"NH"_3#, eine schwache Basis, um das zu produzieren Ammoniumkation, #"NH"_4^(+)#die Ammoniakkonjugatsäure und Wasser.

#"HCl"_ ((aq)) + "NH"_ (3(aq)) -> "NH"_ (4(aq))^(+) + "Cl"_ ((aq))^(-)#

Die Reaktion verbraucht Salzsäure und Ammoniak in a #1:1# Molverhältnis. Beachten Sie auch, dass für sehr Mol Salzsäure oder Ammoniak, die durch die Reaktion verbraucht werden, ein Maulwurf von Ammoniumkationen erzeugt wird. Denken Sie daran.

Verwenden Sie das Molarität der Ammoniaklösung und der Volumen des Puffers zu berechnen, wie viele Mole es beinhaltet

#color(purple)(|bar(ul(color(white)(a/a)color(black)(c = n_"solute"/V_"solution" implies n_"solute" = c * V_"solution")color(white)(a/a)|)))#

Sie haben

#n_("NH"_3) = "0.100 mol" color(red)(cancel(color(black)("L"^(-1)))) * 100.0 * 10^(-3)color(red)(cancel(color(black)("L")))#

#= "0.0100 moles NH"_3#

Machen Sie das gleiche für die Ammoniumkationen, #"NH"_4^(+)#

#n_("NH"_4^(+)) = "0.100 mol" color(red)(cancel(color(black)("L"^(-1)))) * 100.0 * 10^(-3)color(red)(cancel(color(black)("L")))#

#= "0.0100 moles NH"_4^(+)#

Berechnen Sie, wie viele Mole Salzsäure werden dem Puffer zugesetzt

#n_("HCl") = "0.100 mol" color(red)(cancel(color(black)("L"^(-1)))) * 3.00 * 10^(-3)color(red)(cancel(color(black)("L")))#

#= "0.000300 moles HCl"#

Sie wissen, dass Salzsäure und Ammoniak in a reagieren #1:1# Molverhältnis, was bedeutet, dass die resultierende Lösung enthalten wird

#n_("HCl") = "0 moles HCl" -># completely consumed

#n_("NH"_3) = "0.0100 moles" - "0.000300 moles"#

#= "0.0097 moles NH"_3#

#n_("NH"_4^(+)) = "0.0100 moles" + "0.000300 moles"#

#="0.0103 moles NH"_4^(+)#

Die volle Lautstärke des Puffers wird sein

#V_"total" = "100.0 mL" + "3.00 mL" = "103.0 mL"#

Die neuen Konzentrationen von Ammoniak und Ammoniumkationen werden sein

#["NH"_3] = "0.0097 moles"/(103.0 * 10^(-3)"L") = "0.094175 M"#

#["NH"_4^(+)] = "0.0103 moles"/(103.0 * 10^(-3)"L") = "0.100 M"#

Beachten Sie, dass die Konzentration an Ammoniumkationen praktisch erhalten blieb unverändert weil das erhöhen, ansteigen in der Anzahl der Molen wurde durch die entgegengewirkt erhöhen, ansteigen in Volumen.

Jetzt finden Sie die Veränderung im pH unter Verwendung der Henderson-Hasselbalch-Gleichung, die für einen Puffer, der a enthält schwache Basis und sein korrespondierende Säure sieht aus wie das

#color(blue)(|bar(ul(color(white)(a/a)"pOH" = "p"K_b + log((["conjugate acid"])/(["weak base"]))color(white)(a/a)|)))#

Beachten Sie, dass die ursprüngliche Pufferlösung hatte gleiche Konzentrationen von schwacher Base und konjugierter Säure. Dies bedeutet, dass sein pOH gleich war

#"pOH" = "p"K_b + log( color(red)(cancel(color(black)("0.100 M")))/(color(red)(cancel(color(black)("0.100 M")))))#

#"pOH" = "p"K_b#

Nach Wenn die starke Säure zum Puffer gegeben wird, beträgt der pOH des Puffers

#"pOH" = "p"K_b + log( (0.100 color(red)(cancel(color(black)("M"))))/(0.095175color(red)(cancel(color(black)("M")))))#

#"pOH" = "p"K_b + 0.026#

Sie wissen, dass eine wässrige Lösung bei Raumtemperatur hat

#color(purple)(|bar(ul(color(white)(a/a)color(black)("pH " + " pOH" = 14)color(white)(a/a)|)))#

Für die anfängliche Lösung, du hast

#"pH"_ "initial" = 14 - "p"K_b#

Für die endgültige Lösung, du hast

#"pH"_ "final" = 14 - ("p"K_b + 0.026)#

#"pH"_ "final" = 14 - "p"K_b - 0.026#

Daher kann man sagen, dass die Änderung des pH gleich ist

#Delta_ "pH" = color(red)(cancel(color(black)(14))) - color(red)(cancel(color(black)("p"K_b))) - 0.026 - color(red)(cancel(color(black)(14))) + color(red)(cancel(color(black)("p"K_b)))#

#color(green)(|bar(ul(color(white)(a/a)color(black)(Delta_"pH" = -0.026)color(white)(a/a)|)))#

Wie vorhergesagt ist die Änderung des pH Negativ weil der pH-Wert des Puffers verringert infolge der Zugabe einer starken Säure.