Каков рН раствора, который получается в результате смешивания 20,0 мл 0,50 М HF (водного раствора) и 50,0 мл 0,20 М NaOH (водного раствора) при 25 градусах? (Ка HF = 7,2 х 10 ^ -4)

Ответ:

Увидеть ниже:

Предупреждение! ДОЛГО ОТВЕТ!

Объяснение:

Давайте начнем с определения количества молей # NaOH # положить в раствор, используя формулу концентрации:

# С = (п) / об #

# C #= конц в #mol dm ^ -3 #

# П #= количество родинок

# V #= объем в литрах (# Дм ^ 3 #)

# 50,0 мл = 0,05 дм ^ (3) = v #

# 0,2 раза 0,05 = n #

# n = 0,01 моль #

И найти количество родинок # # ВЧ:

# С = (п) / об #

# 0,5 = (п) /0.02#

# П = 0,1 #

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

Мы формируем 0,1 моль # NaF # в полученном 70 мл растворе после того, как реакция прошла до завершения.

Сейчас, # NaF # будет диссоциировать в растворе, и ион фтора, #F ^ (-) # будет действовать как слабое основание в решении (мы вернемся к этому).

Итак, сейчас самое время настроить таблицу ICE, чтобы найти количество #OH ^ - # ионы, которые он образует, но сначала нам нужно знать концентрацию # NaF #в качестве концентраций используются в таблице ICE.

# С = (п) / об #

# С = (0,1 / 0,07) #

#c около 0,143 моль дм ^ -3 # из # NaF # (# = F ^ (-)) #

Реакция фторид-иона и последующие изменения концентрации:

# "цвет (белый) (ммммм) F ^ (-) (aq) + H_2O (l) -> HF (aq) + OH ^ (-) (aq) #

# "Начальное значение:" цвет (белый) (мм) 0.143color (белый) (ттт) -Колор (белый) (мммм) 0color (белый) (mmmmll) 0 #

# "Изменить:" цвет (белый) (ММВ) -xcolor (белый) (ттт) -Цвет (белый) (ттт) + Xcolor (белый) (mmll) + х #

# "Формула:" цвет (белый) (ттт) 0,143-Xcolor (белый) (MII) цветной (белый) (мммм) Xcolor (белый) (mmmmll) х #

# K_b # выражение для фторид-иона будет:

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

Но откуда мы знаем # K_b # для фторид-иона, который мы затронули ранее?

Итак, поскольку нам дают понять, что реакция происходит при 25 градусах Цельсия, применяется следующее свойство:

# (K_b) раз (K_a) = 1,0 раз 10 ^ -14 #

Для пары кислота / основание, и мы имеем пару # # ВЧ а также #F ^ (-) #!

Следовательно:

# K_b = (1,0 раза 10 ^ -14) / (7,2 раза 10 ^ (- 4) #

#K_b (F ^ (-)) примерно в 1,39 раза 10 ^ (- 11) #

Так что теперь мы можем создать # K_b # выражение и решить для #Икс# найти концентрацию #OH ^ (-) #и, таким образом, найти # РОН # а затем, следовательно, # РН #.

# 1,39 раза 10 ^ (- 11) = (х ^ 2) / (0,143-х) #

# K_b # мал, поэтому приближение малого х дает:

# 1,39 раза 10 ^ (- 11) = (х ^ 2) / (0,143) #

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

# = 1,4095 хх 10 ^ (- 6) примерно в 1,41 раза 10 ^ (- 6) #

Сейчас:

# РОН = -log ОН ^ (-) #

# pOH = -log 1,41 раза 10 ^ (- 6) #

#pOH приблизительно 5,85 #

И так как мы на 25 градусов это свойство применяется:

# РН = + рОН 14 #

Следовательно, # РН = 14-5.85 #

# цвет (синий) (рН = 8,15) #