Roztwory buforowe oraz pH

[hakawati]

1. Do 10 cm3 wodnego roztworu KOH o Cp= 15% i d= 1,135 g/cm3 dolano wody w taki sposób, że otrzymano roztwór o pH= 12,5. Obliczyć objętość końcową. ( MKOH= 56,11)(
2. Wodny roztwór HNO3 wykazuje pH= 1,9. Do 500 cm3 tego roztworu dodano 1,58g KNO2. pH uzyskanego roztworu to 3,6. Obliczyć stałą dysocjacji HNO2. ( MKNO2= 81,5 )
3. Roztwory HNO3, KOH, YOH (słaba zasada) zmieszano w stosunku objętościowym 2:1:1. Początkowe stężenia molowe wszystkie były takie same. Obliczyć pH w roztworze końcowym, jeśli stężenie jonów NO3- = 9,85x10-2. ( KYOH= 2,54x10-5)

Bardzo prosiłabym o pomoc w tych zadaniach, liczą się nawet najmniejsze wzkazówki

[Giardia Lamblia]

1. Zacznijmy od obliczenia stężenia jonów OH^- w roztworze końcowym.

pH = -log [H⁺]

[H⁺] = 10^-12.5 mol/dm³
[OH^-] = 10^-1.5 mol/dm³

Oprócz tego wiemy, że:
[OH^-] = [KOH]

C_{KOH końcowe} = 10^-1.5 mol/dm³

Obliczmy teraz początkowe stężenie zasady potasowej (C_{KOH początkowe}):

Oblicz n_KOH i ze wzoru Cm = n/V (masz n_KOH i C_{KOH końcowe}) wyjdzie objętość.


2. Pytanie: Czy tam aby na pewno jest HNO₃? Niezależnie od odpowiedzi możemy już część potrzebnych danych sobie wyliczyć:

Równanie Hendersona-Hasselbalcha może być konieczne

Obliczmy liczbę moli wprowadzanego KNO₂

Z teorii kwasów i zasad Brønsteda

NO₂^- + H₃O⁺ ⇌ HNO₂ + H₂O

Kwasem jest HNO₂, a zasadą NO₂^-

3. Kluczowe jest tutaj stężenie jonów NO₃^-, wynosi ono 9.85*10^-2 mol/dm³. Ze względu na to, że roztwory były mieszane w stosunku objętościowym 2:1:1, wiemy, że powyższe stężenie jest równe 1/2 stężenia wyjściowego kwasu HNO₃.

Tak więc [HNO₃]_początkowe = 2[NO₃^-]_{po zmieszaniu} = 0,197 mol/dm³

Wiemy również z treści zadania, że:

[HNO₃]_początkowe = [KOH]_początkowe = [YOH]_początkowe

Będzie nam potrzebne równanie Hendersona-Hasselbalcha

Dokończę później.

[hakawati]

w zadaniu pierwszych wyszlo mi ze objetosc calkowita wynosi 0.9569 dm3.

w drugim zadaniu jest HNO3

[Giardia Lamblia]

W takim razie bez równania dla buforów.

Obliczmy teraz stężenie kwasu:

[H₃O⁺] = [HNO₃]

[H₃O⁺]_początkowe = 0.01259 mol/dm³
[H₃O⁺]_końcowe = 10^-3,6 = 0.00025118864 ≈ 2,519*10^-4 mol/dm³

Potrzebujemy jeszcze dwóch danych. Nic w przyrodzie nie ginie - cześć jonów H₃O⁺ została przekazana jonom NO₂^-, ponieważ pochodziły one od kwasu HNO₃ kwas ten musiał sobie je zastąpić jonami K⁺.

Operujemy na tej samej, wspólnej i stałej objętości, więc możemy używać stężenia molowego do obliczeń (dodatkowo wszystkie dysocjacje/etc. są jednostopniowe):

Musimy sobie postawić założenia wynikające z tego, co powyżej napisałem.

[NO₂^-]_równowagowe + [NO₃^-] = [H₃O⁺]_końcowe + [K⁺]

2,519*10^-4 + 0,0388 - 0.01259 = [NO₂^-]_równowagowe = 0.0264619 mol/dm³

Ostatnie czego potrzebujemy, to stężenie [HNO₂]_{niezdysocjowany} (jony H₃O⁺ które nam ubyły z roztworu zostały pochwycone przez jony NO₂^- dając [HNO₂]_{niezdysocjowany})

[H₃O⁺]_początkowe - [H₃O⁺]_końcowe = [HNO₂]_{niezdysocjowany}

0.01259 - 2,519*10^-4 = 0.0123381

[HNO₂^-]_{niezdysocjowany} = 0.0123381 mol/dm³
[NO₂^-]_równowagowe = 0.0264619 mol/dm³
[H₃O⁺]_końcowe = 10^-3,6 = 0.00025118864 ≈ 2,519*10^-4 mol/dm³

Podstaw do wzoru.

Głową nie ręczę mnóstwo obliczeń było i gdzieś mógł się zrobić byk. W każdym razie wydaje się być ok. Wrócę potem do zadania 3.

[hakawati]

[NO2-]równowagowe + [NO3-] = [H3O+]końcowe + [K+]
H3O+]początkowe - [H3O+]końcowe = [HNO2]niezdysocjowany

nie rozumiem tych dwoch zaleznosci , czy moglabym prosic o jakies dodatkowe wyjasnieni?

Bardzo dziekuje za pomoc !

[Giardia Lamblia]

[H₃O⁺]_początkowe - [H₃O⁺]_końcowe = [HNO₂]_{niezdysocjowany}

Jony H₃O⁺ które nam ubyły z roztworu (różnica między ich stężeniem początkowym, a końcowym) zostały w rzeczywistości pochwycone przez jony NO₂^- dając [HNO₂]_{niezdysocjowany}, stąd taka zależność.

[NO₂^-]_równowagowe + [NO₃^-] = [H₃O⁺]_końcowe + [K⁺]

Roztwór musi być elektrycznie obojętny, żeby tak było ładunki jonów muszą się wyzerować. Wiemy z jakimi anionami mamy do czynienia i wiemy z jakimi kationami mamy do czynienia. Stąd powyższa zależność. Tutaj nie ma jakiejś reguły - musisz sobie wyobrazić tę zupę jonów".

Wracając do zadania numer 3:

Kolejne zależności:
[YOH]_{po zmieszaniu} = [KOH]_{po zmieszaniu} = 1/4[HNO₃]_początkowe (bo na 4 części roztworu końcowego każda z zasad stanowi 1 część) = 0,04925 mol/dm³

YOH ⇌ Y⁺ + OH^-

K_YOH = 2,54*10^-5 (jak rozumiem K_b)

Podzielny mieszanie roztworów na etapy:
- najpierw całe KOH zostanie zobojętnione kwasem HNO₃ (stosunek molowy 1:2) w roztworze takim będzie się wiec znajdować HNO₃ i KNO₃ w stosunku objętościowym 1:1
- dolewamy następnie roztwór YOH (stosunek molowy pozostałego HNO₃ do dolewanego YOH 1:1)

Zakładając, że dojdzie do całkowitego zobojętnienia na początku:

YOH + H⁺ + NO₃^- Y⁺ + NO₃ + H₂O

Jednakże w rzeczywistości powyższe równanie to będzie równowaga

YOH + H⁺ + NO₃^- ⇌ Y⁺ + NO₃ + H₂O

YOH + H⁺ ⇌ Y⁺ + H₂O

W tym momencie wychodzi na to, ze zadanie w rzeczywistości jest bardzo proste. pH będzie wynikało jedynie z hydrolizy soli YNO₃ (słaba zasada, mocny kwas) - zastosujemy wzór prawa rozcieńczeń Ostwalta przekształcony na potrzeby hydrolizy:

Żeby sobie uprościć, pokrywają nam się zależności wypisane tutaj:

Kod: Zaznacz cały

pl.wikipedia.org/wiki/Hydroliza_soli#S.C3.B3l_mocnego_kwasu_i_s.C5.82abej_zasady

(możesz sobie poprzekształcać wzory - na to samo wyjdzie)

K_{h YNO3} = K_{a YOH}
K_{a YOH} = 10^-14/K_{b YOH} = 3.937*10^-10

Policzmy stopień hydrolizy

Więc uproszczony wzór:

[YOH] = [H⁺]

pH = -log[H⁺] = 3.85621421507

[hakawati]

Dziekuje za pomoc