Eine 1.50 L-Pufferlösung ist 0.250 M HF und 0.250 M NaF. Was ist der pH-Wert der Lösung nach Zugabe von 0.0500 Mol fester NaOH? Nehmen Sie an, dass sich die Lautstärke nicht ändert. Ka für HF ist 3.5x10 ^ -4

Antworten:

#"pH" = 3.57#

Erläuterung:

Ihr Puffer enthält Fluorwasserstoffsäure, #"HF"#, schwache Säure und Natriumfluorid, #"NaF"#das Salz seiner konjugierten Base, das Fluoridanion, #"F"^(-)#.

Wenn die Natriumhydroxidlösung zugegeben wird, können Sie unter der Annahme, dass sich das Gesamtvolumen des Puffers nicht ändert, mit der schwachen Säure und der Säure rechnen starke Basis zu neutralisieren gegenseitig.

Darüber hinaus wird diese Reaktion zur Produktion von mehr führen konjugierte Base.

Die ausgewogene chemische Gleichung für die Reaktion zwischen Flusssäure und Natriumhydroxid sieht also so aus

#"HF"_text((aq]) + "NaOH"_text((aq]) -> "NaF"_text((aq]) + "H"_2"O"_text((l])#

Beachte das #1# Maulwurf Flusssäure reagiert mit #1# Maulwurf Natriumhydroxid und produzieren #1# Maulwurf Natriumfluorid.

Verwenden Sie das Molarität von der Flusssäure und dem Volumen des Puffers, um zu bestimmen, wie viele Mol Sie in Lösung haben

#color(blue)(c = n/V implies n = c * V)#

#n_(HF) = "0.250 M" * "1.5 L" = "0.375 moles HF"#

Machen Sie dasselbe für die konjugierte Base

#n_(F^(-)) = "0.250 M" * "1.5 L" = "0.375 moles F"^(-)#

Jetzt fügst du hinzu #0.0500# Mol Natriumhydroxid in den Puffer. Da hast du weniger Maulwürfe von starker Base als auf schwacher Säure, folgt, dass das Natriumhydroxid sein wird vollständig verbraucht.

Die Molzahl der Flusssäure wird auf geändert

#n_(HF) = "0.375 moles" = "0.0500 moles" = "0.325 moles"#

Die Anzahl der Mol Fluoridanionen wird erhöhen, ansteigen um den gleichen Betrag

#n_(F^(-)) = "0.375 moles" + "0.0500 moles" = "0.425 moles F"^(-)#

Verwenden Sie das Volumen des Puffers, um die neuen Molaritäten der schwachen Säure und ihrer konjugierten Base zu berechnen

#["HF"] = "0.325 moles"/"1.5 L" = "0.21667 M"#

#["F"^(-)] = "0.425 moles"/"1.5 L" = "0.28333 M"#

Zum Schluss benutze die Henderson-Hasselbalch-Gleichung zu finden, die pH des Puffers

#color(blue)("pH" = pK_a + log( (["conjugate base"])/(["weak acid"]))#

Verwenden Sie die Säure-Dissoziationskonstante, #K_a#, um den Wert von zu erhalten #pK_a#

#pK_a = - log(K_a)#

Der pH-Wert der Lösung wird somit sein

#"pH" = -log(K_a) + log( (["F"^(-)])/(["HF"]))#

#"pH" = -log(3.5 * 10^(-4)) + log( (0.28333color(red)(cancel(color(black)("M"))))/(0.21667color(red)(cancel(color(black)("M")))))#

#"pH" = color(green)(3.57)#

Ist dieses Ergebnis schließlich sinnvoll?

Beachten Sie, dass Ihr Startpuffer hatte gleiche Konzentrationen von schwacher Säure und konjugierter Base. Dies bedeutet, dass die HH-Gleichung auf reduziert werden kann

#"pH" = pK_a + log(1) = pK_a#

Anfangs war der pH-Wert der Lösung gleich #3.46#.

Der Puffer dann Konvertiten die starke Base zu schwacher Base, und so ist die Konzentration der konjugierten Base größer als die der schwachen Säure. Aus diesem Grund ist der pH-Wert des Puffers steigt nach der Zugabe der starken Base.

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