Математический форум Math Help Planet
Обсуждение и решение задач по математике, физике, химии, экономике Теоретический раздел |
Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ] |
новый онлайн-сервис число, сумма и дата прописью |
|
Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ] |
Страница 1 из 1 |
[ Сообщений: 8 ] |
|
Автор | Сообщение | |
---|---|---|
roza96 |
|
|
Вернуться к началу | ||
student-himik |
|
|
Нужно определить в каком из случаев получаются буферные смеси.
Вариант Д можно отмести сразу - там тупо нет кислоты |
||
Вернуться к началу | ||
ALEXIN |
|
|
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 | ||
ALEXIN |
|
|
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 | ||
ALEXIN |
|
|
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 = 500.1 = 5 мэкв; n о = 200.2 = 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 | ||
ALEXIN |
|
|
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 | ||
ALEXIN |
|
|
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 | ||
ALEXIN |
|
|
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 | ||
[ Сообщений: 8 ] |
Похожие темы | Автор | Ответы | Просмотры | Последнее сообщение |
---|---|---|---|---|
Транзитивное действие
в форуме Линейная и Абстрактная алгебра |
0 |
318 |
14 апр 2014, 12:44 |
|
Действие со степенью
в форуме Алгебра |
2 |
172 |
22 сен 2019, 13:06 |
|
Действие с числом e
в форуме Алгебра |
3 |
474 |
11 сен 2014, 17:18 |
|
Действие группы на множестве
в форуме Линейная и Абстрактная алгебра |
6 |
209 |
07 ноя 2019, 04:37 |
|
10 класс / Действие с корнями
в форуме Алгебра |
4 |
303 |
18 сен 2019, 13:48 |
|
Действие с комплексным числом
в форуме Линейная и Абстрактная алгебра |
3 |
363 |
27 янв 2016, 20:48 |
|
Как называется данное действие?
в форуме Интегральное исчисление |
1 |
246 |
24 янв 2016, 11:34 |
|
Действие алкоголя на мозг
в форуме Палата №6 |
1 |
207 |
28 фев 2021, 12:51 |
|
Разобрать подробнее действие с матрицей
в форуме Линейная и Абстрактная алгебра |
1 |
121 |
23 янв 2020, 22:14 |
|
Действие разбавленной азотной кислоты на металлы
в форуме Химия и Биология |
0 |
610 |
19 май 2014, 17:30 |
Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ] |
Кто сейчас на конференции |
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 6 |
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 |