Дискуссионный математический форумМатематический форум

Математический форум Math Help Planet

Обсуждение и решение задач по математике, физике, химии, экономике

Теоретический раздел
Часовой пояс: UTC + 4 часа [ Летнее время ]
MathHelpPlanet.com RSS-лента Математического форума

Часовой пояс: UTC + 4 часа [ Летнее время ]




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 8 ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Буферное действие
СообщениеДобавлено: 16 ноя 2014, 14:46 
Не в сети
Начинающий
Зарегистрирован:
29 апр 2014, 17:27
Сообщений: 27
Cпасибо сказано: 2
Спасибо получено:
0 раз в 0 сообщении
Очков репутации: 1

Добавить очки репутацииУменьшить очки репутации
Изображение

Подскажите пожалуйста как делать 3 задание

Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: Re: Буферное действие
СообщениеДобавлено: 16 янв 2015, 18:47 
Не в сети
Одарённый
Зарегистрирован:
04 дек 2011, 01:49
Сообщений: 143
Cпасибо сказано: 81
Спасибо получено:
33 раз в 27 сообщениях
Очков репутации: 45

Добавить очки репутацииУменьшить очки репутации
Нужно определить в каком из случаев получаются буферные смеси.
Вариант Д можно отмести сразу - там тупо нет кислоты

Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: Re: Буферное действие
СообщениеДобавлено: 21 янв 2015, 07:07 
Не в сети
Light & Truth
Зарегистрирован:
28 фев 2012, 19:40
Сообщений: 2209
Cпасибо сказано: 433
Спасибо получено:
1043 раз в 768 сообщениях
Очков репутации: 9

Добавить очки репутацииУменьшить очки репутации
roza96!

Пояснение:
Буферные растворы представляют собой смесь слабой кислоты НАn и сопряженного основания Аn– и используются для поддержания постоянного значения рН. Называют буферные системы по названию сопряженного основания. Например, формиатный буфер (HCOOH + HCOO^–), ацетатный буфер (CH3COOH + CH3COO^–), аммиачный буфер (NH4 + NH3^-).
Протолитическое равновесие в буферной системе, состоящей из слабой кислоты НАn и сопряженного основания Аn–, представляется уравнением (18).
HAn(a) + H2O ⇄ H3O^+ + An^–(b), (18)
Концентрация ионов оксония в таких системах и значения их рН вычисляются по формулам (19, 20):
[H3O^+] = Ka(HAn)*C(Han)/C(An^-) = Ka(HAn)*Ca/Cb, (19)
pH = pKa(НАn) – lg C(Han)/C(An^-) = pKa(НАn) – lg Ca/Cb, (20)

Формула (20) используется для вычисления рН буферных растворов, состоящих из смеси слабой кислоты и ее соли (СН3СООН + СН3СООNa – ацетатный буфер; HCOOH + HCOONa – формиатный буфер; NaHCO3 + Na2CO3 – карбонатный буфер; NaH2PO4 + Na2HPO4 – гидрофосфатный буфер, Na2HPO4 + Na3PO4 – ортофосфатный буфер и т.п.) или слабого основания и его соли (NH4Cl + NH3 – аммиачный буфер).
Уравнения (19, 20) теряют смысл для сильных и очень слабых кислот (Ка(НАn) близка к КW), и когда концентрации кислоты С(НАn) и основания С(Аn–) очень малы. На практике, однако, применяются буферные системы, отвечающие условиям, при которых уравнения (19, 20) выполняются.
Так как в буферных растворах всегда присутствует сильный электролит (соль) в достаточно больших (0,1 – 1,0 моль/л) концентрациях, то при проведении точных расчетов в формулы (19, 20) вместо концентраций надо подставлять активности ионов. Однако при вычислении рН буферных систем обычно высокая точность не требуется, и на практике используются концентрации соответствующих частиц, а не их активности.
Емкость буферного раствора (π) определяется количеством вещества эквивалентов сильной кислоты или сильного основания, которое необходимо добавить к одному литру буферного раствора, чтобы изменить его рН на одну единицу.
Буферную емкость принято представлять в виде
π = ΔС(An^–)/ΔрН, (21)
когда к буферному раствору прибавляется сильное основание, и в виде
π = -ΔС(HAn)/ΔрН, (22)
когда к буферному раствору прибавляется сильная кислота.
Добавление к буферному раствору сильного основания, например NaOH, приведет к уменьшению концентрации кислоты HАn, увеличению концентрации сопряженного основания An– и увеличению рН раствора. Так как ΔС(An^–) > 0 и ΔрН > 0, то их отношение в формуле (21) берется со знаком «плюс».
Если к буферному раствору прибавляют сильную кислоту, например HCl, то происходит увеличение концентрации кислоты HАn, уменьшение концентрации сопряженного основания An– и уменьшение рН раствора. Так как ΔС(HAn) > 0, а ΔрН < 0, то в формуле (22) их отношение берется со знаком «минус».
Емкость буферного раствора, состоящего из слабой кислоты HАn и сопряженного основания An–, вычисляется по формулам (23,24). Формула (23) используется в том случае, когда известны рН и суммарная концентрация компонентов буферной системы, а формула (24) – при известных концентрациях HAn и An^-.
π = 2,30 * [С(HAn) + С(An^–)] * Ka(HAn) * [H3O^+]/( Ka(HAn) + [H3O^+])^2, (23)
π = 2,30 * [С(HAn) * С(An^–)]/[С(HAn) + С(An^–)], (24)

Из формул (23 и 24) следует, что буферная емкость имеет максимальное значение при С(HАn) = С(An–), т.е. когда рН = рКа(HAn):
π = 2,30*2С(An^–)*[(Ka(HAn))^2]/[4*(Ka(HAn))^2] = 2,30*[С(An^–)]^(2)/2С(An^–) = 1,15*С(An^–)

Задание. Какие из растворов обладают буферным действием? Ответ подтвердите расчётом.

Решение:
А) NaОН(0.1моль/литр; 0.010 л) + СН3СООН(0.05моль/литр; 0.005 л).
Б) NaОН(0.05моль/литр; 0.005 л) + СН3СООН(0.1моль/литр; 0.010 л).
В) СН3СООNa(0.1моль/литр; 0.010 л) + СН3СООН(0.05моль/литр; 0.005 л).
Г) СН3СООNa(0.05моль/литр; 0.005 л) + СН3СООН(0.1моль/литр; 0.010 л).
Д) NaОН(0.1моль/литр; 0.010 л) + СН3СООNa (0.05моль/литр; 0.005 л).

Чуть позже сделаю все расчёты.

Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: Re: Буферное действие
СообщениеДобавлено: 22 янв 2015, 02:10 
Не в сети
Light & Truth
Зарегистрирован:
28 фев 2012, 19:40
Сообщений: 2209
Cпасибо сказано: 433
Спасибо получено:
1043 раз в 768 сообщениях
Очков репутации: 9

Добавить очки репутацииУменьшить очки репутации
roza96!

Решение:
А) NaОН(0.1моль/литр; 0.010 л) + СН3СООН(0.05моль/литр; 0.005 л).
Избыток основания: 0.1*0.01 = 0.001 > 0.00025 = 0.05*0.005; 0.001/0.00025 = 4
СН3СООН + 4NaОН = СН3СОONa + 3NaОН + H2O http://vk.com/topic-8603567_28827745
СН3СООН: pH = – lg а(Н3О+) = ½*(pKa + pCa) = ½*(4,757 + 1,301) = ½*(6,058) = 3,03 http://www.novedu.ru/ionkisl.htm
NaОН: [H+] = 10^(-14)/[OH-] = 10^(-14)/10^(-1) = 10^(-13); pH = -lg 10^(-13) = 13 http://www.novedu.ru/ionosn.htm
После проведения реакции в растворе останется сильное основание, которое будет определять рН раствора. Расчет по формуле:
рН =14 + lg[OH]ост = 14 + lg[((Cм * Vo) - (Cм * Vк))/(Vк + Vo)] = 14 + lg[((0.1 * 0.10) - (0.05 * 0.005))/(0.01 + 0.005)] = 14 + lg0.05 = 14 – 1.3 = 12.7 — сильное основание! Не подходит.

Б) NaОН(0.05моль/литр; 0.005 л) + СН3СООН(0.1моль/литр; 0.010 л).
Хорошее соотношение: 4СН3СООН + NaОН = 3СН3СООН + СН3СОONa + H2O
После проведения реакции в растворе останется слабая кислота HСООН.
Кроме того, в растворе есть соль слабой кислоты НСООNa , которая вместе с остатком слабой кислоты образует буферную смесь.
В расчетную формулу правомерно можно подставить вместо отношений концентраций кислоты к соли Cк /Сс отношение nк /nс
рН = рКк – lgСк/Сс= 4,76 – lg 3/1 = 4,76 - 0,48 = 4,28 — подойдёт!

Ацетатная буферная система СН3СОО-/СН3СООН в растворе СН3СООNa и СН3СООН, область действия рН 3, 8 – 5, 8. http://www.km.ru/referats/E64B4D6257644 ... 5238DDB7A0

Остальное сегодня к вечеру!

Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: Re: Буферное действие
СообщениеДобавлено: 22 янв 2015, 23:08 
Не в сети
Light & Truth
Зарегистрирован:
28 фев 2012, 19:40
Сообщений: 2209
Cпасибо сказано: 433
Спасибо получено:
1043 раз в 768 сообщениях
Очков репутации: 9

Добавить очки репутацииУменьшить очки репутации
ALEXIN писал(а):
...В расчетную формулу правомерно можно подставить вместо отношений концентраций кислоты к соли Cк /Сс отношение nк /nс
рН = рКк – lgСк/Сс= 4,76 – lg 3/1 = 4,76 - 0,48 = 4,28 — подойдёт!


Химики!

Мне непонятно, почему у меня возросла концентрация кислоты? Что делать?

Для тех, кто несведущий, поясняю: чем ниже рН, тем выше концентрация кислоты.
Там у меня описки в наименовании, правильно СН3СООН и СН3СООNa.

Скачать 138 Кб http://www.google.ru/url?url=http://por ... umax0OhD0g
«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Расчет рН в растворах различных электролитов
Методические указания и варианты контрольных заданий
к самостоятельной работе студентов по дисциплине
« Аналитическая химия» для студентов ХТФ направления
240100– «Химическая технология и биотехнология
Томск 2007
Стр. 6
Пример 5.2. Вычислить значение рН раствора, полученного при сливании50 мл 0.1н HСООН c а) 20мл 0.2н NaOH ; б) 51мл 0.1н NaOH; в) 50мл 0.1н NaOH
рК(НСООН) =3.75

Решение
а)Рассчитываем количество кислоты и основания до реакции:
nк = Сн V = 500.1 = 5 мэкв; n о = 200.2 = 4 мэкв
Рассчитываем количество кислоты и основания после проведения реакции:
nк = 5 - 4 = 1 мэкв; nо = 0
Т.о. после проведения реакции в растворе останется слабая кислота HСООН.
Кроме того, в растворе есть соль слабой кислоты НСООNa , которая вместе с остатком слабой кислоты образует буферную смесь Расчет рН раствора ведут по формуле (10). Количество эквивалентов соли полученное в растворе после проведения реакции равно количеству эквивалентов основания , взятого для проведения реакции: nс = nо .В расчетную формулу правомерно можно подставить вместо отношений концентраций кислоты к соли Cк /Сс отношение nк /nс
рН = рКк – lg Cк /Сс = 3.75 – lg 1/4 = 4.35

Ещё пример.
Бэла Векслер
Задача 17 http://vk.com/topic-8603567_28827745
Определить pН буферного раствора при добавлении 150 мл 0,2н раствора NaOH к 500 мл 0,1н раствора укс. кислоты. рК укс. кислоты равно 4,75.
Решение:
рН = рКа – lgСкисл/Ссоли
или
рН = рКа + lgСсоли/Скисл
основание здесь сильное, буфера образовать не может, зато при реакции со слабой укс. к-той образует соль, получаем кислую буферную смесь - оставшаяся слабая кислота + полученная ее соль:
NaOH+СН3СООН = СН3СООNa + Н2О
n=CV
n(NaOH)=0.2x0.15=0.03 моль
n(СН3СООН)=0.1x0.5=0.05 моль
СН3СООН в избытке
После реакции:
n(СН3СООН)=0,05-0,03=0,02 моль
n(СН3СООNa)=0,03 моль
рН = рКа – lgСкисл/Ссоли = 4,75 – lg0,02/0,03 = 4,93
Объем получается общий 0,15+0,5=0,65 л, поэтому в числителе и знаменателе сокращается, и вместо конц-й можно использовать кол-ва к-ты и соли.

Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: Re: Буферное действие
СообщениеДобавлено: 23 янв 2015, 11:42 
Не в сети
Light & Truth
Зарегистрирован:
28 фев 2012, 19:40
Сообщений: 2209
Cпасибо сказано: 433
Спасибо получено:
1043 раз в 768 сообщениях
Очков репутации: 9

Добавить очки репутацииУменьшить очки репутации
ALEXIN писал(а):
В расчетную формулу правомерно можно подставить вместо отношений концентраций кислоты к соли Cк /Сс отношение nк /nс
рН = рКк – lgСк/Сс= 4,76 – lg 3/1 = 4,76 - 0,48 = 4,28 — подойдёт!

Пояснение!
Рассчитаем рН кислоты CН3СООН для 0.1моль/л, до реакции с NaОН.
CН3СООН(а) + Н2О ⇄ Н3О^(+) + СН3СОО^(-)(b)
Оцениваем величину степени ионизации CН3СООН:
Так как Ca/Ka = 0.1/[1.75 * 10^(-5)] = 5.71 * 10^3 = > 400, то α < 5%, следовательно, 1 – α ≈ 1 и Ka = [Ca*α^2]/(1 – α) = Ca*α^2
Рассчитываем степень ионизации и равновесную концентрацию ионов оксония в растворе:
α = √(Ka/Ca) = √[(1.75 * 10^(-5))/0.1] = 0,0132 или 1,32 %
[H3O+] = Ca*α = 0,1 * 0,0132 = 0,00132 моль/л
Вычисляем рН раствора CН3СООН для 0.1моль/л, до реакции с NaОН:
рН = – lg a(H3O+) = – lg [H3O+] = – lg 0,00132 = 2,879 ≈ 2,88

Противоречия нет: 2,88 < 4,28 — до реакции концентрация была выше.

Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: Re: Буферное действие
СообщениеДобавлено: 23 янв 2015, 14:57 
Не в сети
Light & Truth
Зарегистрирован:
28 фев 2012, 19:40
Сообщений: 2209
Cпасибо сказано: 433
Спасибо получено:
1043 раз в 768 сообщениях
Очков репутации: 9

Добавить очки репутацииУменьшить очки репутации
roza96!

В) СН3СООNa(0.1моль/литр; 0.010 л) + СН3СООН(0.05моль/литр; 0.005 л).
Соотношение: 4СН3СООNa + СН3СООН = 4СН3СООNa + СН3СООН
СН3СООН: pH = – lg а(Н3О+) = ½*(pKa + pCa) = ½*(4,757 + 1,301) = ½*(6,058) = 3,03 — до смешения!
Для буферной смеси:
рН = рКк – lgСк/Сс= 4,76 – lg 1/4 = 4,76 + 0,603 = 5,363 ≈ 5,36 — по-моему, подойдёт!
Рассуждаем так. Имеем:
СН3СООNa = 0.1 * 0.01 = 0.001 моль
СН3СООН = 0.05 * 0.005 = 0.00025 моль
Пробуем рассчитать емкость смеси. Сколько надо добавить кислоты — n(HCl) и основания — n(NaОН), чтобы изменить ΔpH на единицу?
CH3COONa + HCl —> CH3COOH + NaCl
СН3СООН + NaОН —> CH3COONa + NaОН
Рассуждаем
рН = 5,36 ± 0,01 = 5,35; = 5,37
ΔpH = 0,01
рН = рКк ± lg n = 5,36 ± 0,01
lg 1,0233 = -lg 0,9772 = 0,01000

1) Если концентрация СН3СООН увеличится на 2,33 %, то n(HCl) надо:
(0.00025 + n)/(0.001 – n) = (¼) * 1,0233 = 0,255825
0.00025 + n = 0,255825 * (0.001 – n) = 0,000256 - 0,255825n
n = 0,000006/0,744175 = 0,00000008 = 8 * 10^(-8) — ничего страшного!
Для простоты восприятия пусть HCl будет 0,0001 моль/л и её количество 0,8 мл.
рН = 4,76 - lg 0,255825 = 4,76 + 0,59 = 5,35; 5,36 – 5,35 = 0,01

2) Если концентрация СН3СООNa увеличится 2,33 %, то n(NaОН) надо:
(0.00025 - n)/(0.001 + n) = (¼)/1,0233 = 0,244308
0.00025 - n = 0,244308 * (0.001 – n) = 0,000244 - 0,244308n
n = 0,000006/0,755692 = 0,00000008 = 8 * 10^(-8) — всё нормально!
Для простоты восприятия пусть NaОН будет 0,0001 моль/л и количество 0,8 мл.
рН = 4,76 - lg 0,244308 = 4,76 + 0,61 = 5,37; 5,37 – 5,36 = 0,01

Наша буферная система работает как швейцарские часы! Это немного возражаю Бэле Векслер, за её странные рассуждения?!

Смотрите Задача 17: «основание здесь сильное, буфера образовать не может, зато при реакции со слабой укс. к-той образует соль, получаем кислую буферную смесь - оставшаяся слабая кислота + полученная ее соль» http://vk.com/topic-8603567_28827745

Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: Re: Буферное действие
СообщениеДобавлено: 23 янв 2015, 17:11 
Не в сети
Light & Truth
Зарегистрирован:
28 фев 2012, 19:40
Сообщений: 2209
Cпасибо сказано: 433
Спасибо получено:
1043 раз в 768 сообщениях
Очков репутации: 9

Добавить очки репутацииУменьшить очки репутации
roza96!

Г) СН3СООNa (0.05моль/литр; 0.005 л) + СН3СООН (0.1моль/литр; 0.010 л).
Соотношение: СН3СООNa + 4СН3СООН = СН3СООNa + 4СН3СООН
рН = рКк - lg Ск/Сс = 4,76 - lg 4/1 = 4,76 – 0,602 = 4,158 — подходит!

Д) NaОН (0.1моль/литр; 0.010 л) + СН3СООNa (0.05моль/литр; 0.005 л).
Соотношение: СН3СООNa + 4NaОН = СН3СООNa + 4NaОН
При диссоциации 0.1 моль NaOH образуется 0.1 моль ионов OH-:
[OH-] = 0,1 = 10^(-1) (моль/л).
Зная концентрацию гидроксид-ионов (OH-), ионное произведение воды дает возможность вычислить концентрацию ионов водорода (H+) в растворе:
K(H2O) = [H+] ∙ [OH-] = 10^(-14)
pH раствора NaОН:
[H+] = 10^(-14)/[OH-] = 10^(-14)/10^(-1) = 10^(-13)
pH = -lg 10^(-13) = 13 — сильное основание не подходит! http://www.novedu.ru/ionosn.htm
рН = 14 – рКо + lg Со/Сс — формулой пользоваться нельзя!

Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 8 ] 

 Похожие темы   Автор   Ответы   Просмотры   Последнее сообщение 
Транзитивное действие

в форуме Линейная и Абстрактная алгебра

Przem10

0

142

14 апр 2014, 13:44

Действие с корнями

в форуме Алгебра

diablochka

1

198

29 авг 2012, 19:35

Действие с модулем

в форуме Алгебра

Fsq

1

197

16 апр 2013, 16:19

Действие со степенями

в форуме Алгебра

Fsq

1

296

23 май 2013, 19:27

Действие с числом e

в форуме Алгебра

faiter_on

3

138

11 сен 2014, 18:18

Как называется данное действие?

в форуме Интегральное исчисление

sfanter

1

78

24 янв 2016, 12:34

Действие группы на множесте

в форуме Линейная и Абстрактная алгебра

Shant11

3

168

20 янв 2014, 16:51

Действие с комплексным числом

в форуме Линейная и Абстрактная алгебра

Anastasiad1123

3

125

27 янв 2016, 21:48

Выполнить действие. Освободиться от иррациональности

в форуме Алгебра

Vifal

1

277

06 дек 2012, 21:22

Действие разбавленной азотной кислоты на металлы

в форуме Химия и Биология

Isabella

0

355

19 май 2014, 18:30


Часовой пояс: UTC + 4 часа [ Летнее время ]



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 4


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  

Яндекс.Метрика

Copyright © 2010-2016 MathHelpPlanet.com. All rights reserved