Рассчитать рН следующих водных растворов?

Ответ:

Предупреждение! Длинный ответ а) рН = 5,13; б) рН = 11,0

Объяснение:

Для):

Хлорид аммония, # NH_4Cl # растворяется в растворе с образованием ионов аммония # NH_4 ^ (+) # которые действуют как слабая кислота, протонируя воду с образованием аммиака, # NH_3 (водно) # и ионы гидроксония # H_3O ^ (+) (р-р) #:

# NH_4 ^ (+) (aq) + H_2O (l) -> NH_3 (aq) + H_3O ^ (+) (aq) #

Как мы знаем # K_b # для аммиака, мы можем найти # K_a # для иона аммония. Для данной пары кислота / основание:

#K_a раз K_b = 1,0 раз 10 ^ -14 # при условии стандартных условий.

Так, #K_a (NH_4 ^ (+)) = (1,0 раза 10 ^ -14) / (1,8 раза 10 ^ -5) = 5,56 раза 10 ^ -10 #

Подключите концентрацию и # K_a # значение в выражении:

#K_a = (H_3O ^ (+) раз (NH_3) / (NH_4 ^ (+)) #

# 5,56 раза 10 ^ -10 ~~ (H_3O ^ (+) раз NH_3) / (0,1) #

# 5.56 раз 10 ^ -11 = H_3O ^ (+) ^ 2 #

(поскольку мы можем предположить, что одна молекула гидрония должна образовываться для каждого аммиака, который образуется. Кроме того, # K_a # маленький, так #x 0.1 #.)

# H_3O ^ (+) = 7,45 раз 10 ^ -6 #

# РН = -log H_3O ^ (+), #

# pH = -log (7,45 × 10 ^ -6) #

#pH около 5,13 #

Для б):

(я) Определите виды, присутствующие после смешивания.

Уравнение для реакции

#color (white) (mmmmm) "OH" ^ "-" + "NH" _4 ^ "+" -> "NH" _3 + "H" _2 "O" #

# «I / моль»: цвет (белый) (млл) 0,010 цвет (белый) (млл) 0,010 цвет (белый) (моль / л) 0 #

# "С / моль": цвет (белый) (м) "- 0,010" цвет (белый) (мл) "- 0,010" цвет (белый) (м) "+ 0,010" #

# "E / mol": цвет (белый) (mll) 0 цвет (белый) (mmmm) 0 цвет (белый) (mmml) 0.010 #

# "Моль ОН" ^ "-" = "0,100 л" × "0,1 моль" / "1 л" = "0,010 моль" #

# "Моль NH" _4 ^ "+" = "0,100 л" × "0,1 моль" / "1 л" = "0,010 моль" #

Итак, у нас будет 200 мл водного раствора, содержащего 0,010 моль аммиака, а pH должен быть выше 7.

(II) Рассчитайте рН раствора

# "NH" _3 = "0,010 моль" / "0,200 л" = "0,050 моль / л" #

Химическое уравнение для равновесия

# "NH" _3 + "H" _2 "O" "NH" _4 ^ "+" + "OH" ^ "-" #

Давайте переписать это как

# "B" + "H" _2 "O" "BH" ^ "+" + "OH" ^ "-" #

Мы можем использовать таблицу ICE для расчета.

#color (white) (mmmmmmmll) "B" + "H" _2 "O" "BH" ^ "+" + "OH" ^ "-" #

# "Я / Moll" ^ "- 1": цвет (белый) (МПУ) 0.050color (белый) (mmmmmll) 0color (белый) (ттт) 0 #

# "С / Moll" ^ "- 1": цвет (белый) (мм) "-" Xcolor (белый) (mmmmmll) "+" Xcolor (белый) (MLL) "+" х #

# "Е / Moll" ^ "- 1": цвет (белый) (м) "0.050-" Xcolor (белый) (ммммм) Xcolor (белый) (ттт) х #

#K_text (b) = ("BH" ^ "+" "OH" ^ "-") / ("B") = x ^ 2 / ("0.050-" x) = 1,8 × 10 ^ "- 5" #

Проверьте на незначительность:

#0.050/(1.8 × 10^'-5') = 3 × 10^3 > 400#. #x 0.050 #

# x ^ 2 / 0.050 = 1.8 × 10 ^ "- 5" #

# x ^ 2 = 0,050 × 1,8 × 10 ^ "- 5" = 9,0 × 10 ^ "- 7" #

#x = 9,5 × 10 ^ "- 4" #

# "OH" ^ "-" = 9,5 × 10 ^ "- 4" цвет (белый) (л) "моль / л" #

# "pOH" = -log (9,5 × 10 ^ "- 4") = 3,0 #

# "pH = 14,00 - pOH = 14,00 - 3,0" = 11,0 #