Расчет рН и буферной емкости раствора

Расчет рН и буферной емкости раствора

Определение массы соли в буферном растворе

Задача 345.
Константа диссоциации гидроксида аммония равна 1,8•10-5. Определите массу хлорида аммония, которую необходимо добавить к 500 мл 0,1 М раствора гидроксида аммония, чтобы понизить концентрацию OH ионов в растворе в 50 раз.
Решение:
1. Рассчитаем концентрацию [ОН] в 0,1М растворе гидроксида аммония, получим:

[ОН] = √KD(NH4OH) . CM(NH4OH) = 1,8•10-5 . 0,1 = 1,34•10-3 моль/л.

2. Рассчитаем концентрацию [ОН-] после ее понижения в 50 раз, получим:

[ОН]буф. = (1,34•10-3)/50 = 2,68•10-5 моль/л.

3. Рассчитаем рН буферного раствора, получим:

рН = 14 -lg[ОН] = 14 — lg2,68•10-5 = 14 — 5 — lg2,68 = 9,43.

4. Рассчитаем массу хлорида аммония чтобы получить раствор с pН = 9,43, получим:

Для щелочной буферной смеси рН = 14 – рКb + lg(Cосн/Cсоли).
рКb(NH4ОН) = 4,75.

Тогда

Видео:Расчёты pH буферных растворов (видео 5) | Буферные растворы | ХимияСкачать

Расчёты pH буферных растворов (видео 5) |  Буферные растворы | Химия

lg(0,1/[NH4Cl]) = 9,43 – 14 + 4,75 = –0,18;
[NH4Cl] = 0,1/10–0,18 = 0,15 M.

Отсюда

m(NH4Cl) = n(NH4Cl)M(NH4Cl) = C(NH4Cl)V(р-ра)M(NH4Cl) = 0,15  0,5 . 53,5 = 4,0125 г.


Задача 346.
Аммиачный буферный раствор готовили следующим образом: в некотором объеме 0,50 М (NH3) растворяли определенную навеску NH4Cl и полученный раствор доводили водой до 1,00 литра. Какой должна быть масса навески NH4Cl и какой объем раствора NH3 следует взять, чтобы буферный раствор имел pH 9,25 и буферную ёмкость 0,10 (моль/литр.pH).
Решение:
Кw = 1 · 10–14;
M(NH4OH) = 35 г/моль;
M(NH4Cl) = 53,5 г/моль;
СМ(NH3) = 0,50 М;
V(б.р.) = 1000 мл;
КD(NH4OH) = 1,76 · 10–5;
pH(б.р.) = 9,25;
V(NH3)(p-pa) = ?
m(NH4Cl) = ?

1. Рассчитаем концентрацию раствоа хлорида аммония по формуле вычисления буферной емкости:

Восн. =  2,303[(C(B) . C(BH+)]/[(C(B) + C(BH+)], где

Восн. — буферная емкость;
C(B) и C(BH+) — концентрации слабого основания и его соли соответственно.

Обозначим концентрвцию NH4Cl за «х«, C(BH+) = х.

Тогда

Восн. =  2,303[C(B) . C(BH+)]/[C(B) + C(BH+)] = 0,1 = 2,303[(0,5 . х]/[(0,5 + х];
2,303(0,5 . х) = О,1(0,5 + х);
1,1515х = 0,05 + 0,1х;
1,0515х = 0,05;
х = 0,048, C(BH+) = 0,048 М.

2. Рассчитаем концентрацию ионов водорода и теоретическую рН в буферном растворе по формуле:

[H+] = [Кw . C(BH+)]/[КD(осн) . C(B)] где

Видео:Буферные растворы. 1 часть. 11 класс.Скачать

Буферные растворы. 1 часть. 11 класс.

Кw — ионное произведение воды (Kw = 10–14 при 25 °С);
КD(осн) — константа диссоциации слабого основания;
C(B) и C(BH+) — концентрации слабого основания и его соли соответственно.

Тогда

[H+] = [Кw . C(BH+)]/[КD(осн) · C(B)] = [(1 . 10–14) · 0,048)]/[(1,76 . 10–5) · 0,5] = 5,45 . 10-11 моль/л. Далее рассчитывают 
рН(теорет.) = –lg[Н+] = –lg5,45 . 10-11 = 11 — lg5,45 = 11 — 0,74 = 10,26.

3. Рассчитаем объем р-ра NH3, который следует взять для приготовления буферного раствора с рН 9,25, по формуле:

Восн. = [CН(В) . V(B)]/[∆pH . V(б.р.)], где

CН(В) — концентрация слабого основания;
V(B) — объем раствора слабого основания.

∆pH — изменение рН раствора при приготовлении буферной системы [∆pH = рН(теорет.) — pH(б.р.) = 10,26 — 9,25 = 1,01].

Тогда

Восн. = [CН(В) · V(B)]/[∆pH · V(б.р.)];
V(B) = Восн. [∆pH · V(б.р.)]/CН(В) = (0,1 · 1,01 . 1000)/0,5 = 202 мл, V(NH3)(p-pa) = 202 ≈ 200 мл.

4. Рассчитаем массу навески NH4Cl, необходимую для приготовления буферного раствора с рН 9,25, получим:

m(NH4Cl) = М(NH4Cl) · СМ(NH4Cl) = 53,5 . 0,048 = 2,568 ≈ 2,6 г.

Видео:Буферная ёмкость (видео 7) | Буферные растворы | ХимияСкачать

Буферная ёмкость  (видео 7) | Буферные растворы | Химия

Ответ: V(NH3)(p-pa) = 200 мл; m(NH4Cl) = 2,6 г.  


Расчет буферной емкости раствора

Задача 347.
Для получения карбонатного буферного раствора к 50 мл раствора NaHCO3 (4,20  г/л) прибавили 0,10 М  NaOH и разбавили водой до 100 мл. Какой объем раствора гидроксида натрия следует взять, чтобы получить буферный раствор, имеющий рН = 10,5? Чему равна буферная емкость полученного раствора? (рКa (II ступень) = 10,32).
Решение:
Кw = 1 · 10–14;
M(NaHCO3) = 84,0066 г/моль;
M(NaOH) = 40 г/моль;
m(NaHCO3) = 4,20 г/л;
Vp-p(NaHCO3) = 50 мл;
См(NaOH) = 0,10 М;
V(б.р.) = 100 мл;
рКa (II ступень) = 10,32;
pH(б.р.) = 10,5;
1. Рассчитаем СМ(NaHCO3), получим:

m(NaHCO3)/M(NaOH) = 4,20/40 = 0,105 М.

2. Рассчитаем буферную емкость раствора, получим:

Восн. =  2,303[(C(B) . C(BH+)]/[(C(B) + C(BH+)], где

Восн. — буферная емкость;
C(B) и C(BH+) — концентрации слабого основания и его соли соответственно.

Тогда

Восн. =  2,303[(C(B) . C(BH+)]/[(C(B) + C(BH+)] = (0,1 . 0,105)/(0,1 + 0,105) = 0,051.

3. Рассчитаем концентрацию ионов водорода и теоретическую рН в буферном растворе по формуле:

[H+] = [Кw . C(BH+)]/[КD(осн) . C(B)],  где

Кw — ионное произведение воды (KW = 10–14 при 25 °С);
КD(осн) — константа диссоциации слабого основания;
C(B) и C(BH+) — концентрации слабого основания и его соли соответственно.

Видео:Примеры решения задач на водородный показатель pH растворов. 11 класс.Скачать

Примеры решения задач на водородный показатель pH растворов. 11 класс.

Тогда

[H+] = [Кw . C(BH+)]/[КD(осн) . C(B)] = [(1 .10–14) . 0,048)]/[(1,76 . 10–5) · 0,5] = 5,45 . 10-11 моль/л.

Отсюда

рН(теорет.) = –lg[Н+] = –lg5,45 . 10-11 = 11 — lg5,45 = 11 — 0,74 = 10,26.


Как рассчитать рН буферного раствора

Задача 348.
Рассчитайте рН аммиачной буферной смеси содержащей 10 мл 0,1 Н раствора NН4ОН и 5 мл 0,01 Н NН4CI. КD(NН4ОН) = 1,8 . 10-5.
Решение:
KD(NH4OH) = 1,8 . 10-5;
CНисх.(NH4OH) = 0,1 н;
CНисх.(NH4Cl) = 0,01 н;
V(NH4OH) = 10 мл = 0,01 л;
V(NH4Cl) = 5 мл = 0,005 л;
рН = ?
Рассчитаем общий объем буферной смеси:

Vб.р. = V(NH4OH) + V(NH4Cl) = 0,01 + 0,005 = 0,015 л.

Рассчитаем концентрации NН4ОН и NН4CI в буферной смеси, полученной путем смешения растворов гидроксида аммония и хлорида аммония:

CН((NH4OH) = [CНисх.(NH4OH) . V(NH4OH)]/Vб.р. = (0,1 .  0,01)/0,015 = 0,0125 Н = 1,25 . 10-2 Н;
CН(NH4Cl) = [CНисх.(NH4Cl) . V((NH4Cl)]/Vб.р. = (0,01 . 0,005)/0,015 = 0,000625 Н = 6,25 . 10-4 Н.

Для буферного раствора, состоящего из слабого основания и сопряженной ему кислоты, концентрацию ионов водорода вычисляют по формуле:

[H+] = [Kw . CН(соль)]/[KD(осн.) . СН(осн.)], где

Kw — константа диссоциации воды, 10^-14;
KD(осн.) — константа диссоциации основания;
СН(осн.) и CН(соль) – концентрации слабого основания и его соли соответственно.

Видео:pH и буферные растворы | Медицинская химия | МедвузаСкачать

pH и буферные растворы | Медицинская химия | Медвуза

Тогда

[H+] = [Kw . CН(NH4Cl)]/[KD(NH4OH) . СН(NH4OH)] = (10-14 . 6,25 .10-4)/(1,8 . 10-5  .  1,25 . 10-2) = 2,78 . 10-11 моль/л.

Рассчитаем рН буферной системы:

рН = -lg[H+] = -lg2,78 . 10-11 = 11 — lg2,78 = 11 — 0,44 = 10,56.

Ответ: рН = 10,56.


Задача 349.
Рассчитать рН ацетатной буферной смеси, состоящей из 50 мл 1 М раствора СН3СООН и 150 мл 1 М раствора СН3СООNa. КD(СН3СООН) = 1,75.10-5.
Решение:
KD(СН3СООН) = 1,75.10-5;
CНисх.(СН3СООН) = 1 Н;
CНисх.(СН3СООNa) = 1 Н;
V(СН3СООН) = 50 мл = 0,05 л;
V(СН3СООNa) = 150 мл = 0,15 л;
рН = ?
Рассчитаем концентрации СН3СООН и NН4CI в буферной смеси, полученной путем смешения растворов гидроксида аммония и хлорида аммония:

CМ(СН3СООН) = [CМисх.(СН3СООН) . V(СН3СООН)]/Vб.р. = (1 . 0,05) = 0,05 моль;
CМ(СН3СООNa) = [CМисх.(СН3СООNa) . V(СН3СООNa)]/Vб.р. = (1 . 0,15) = 0,15 моль.  

Общий объем буферной системы можно не считать, так как оба компонента находятся в одном объеме.
Для буферного раствора, состоящего из слабой кислоты и сопряженной ей основания, концентрацию ионов водорода вычисляют по формуле:

[H+] = [КD(НА) . CМ(НА)]/CМ(А), где

КD(НА) — константа диссоциации кислоты; CМ(НА) — концентрация кислоты; CМ(А) — концентрация соли.
Преобразуем формулу для расчета концентрации ионов водорода в буферном растворе, состоящем из раствора уксусной кислоты и ацетата натрия: 

[H+] = [КD(СН3СООН) . CМ(СН3СООН)/CМ(СН3СООNa) = (1,75.10-5 . 0,05)/0,15 = 5,8.10-6 моль/л; 
pH = -lg[H+] = -lg5,8.10-6 = 6 — 0,76 = 5,24.

Видео:Буферные растворы. Практическая часть. 11 класс.Скачать

Буферные растворы. Практическая часть.  11 класс.

Для кислотного буферного раствора рН можно рассчитать и так, по формуле Гендерсона-Хассельбаха:

pH = рКа — lg (Cкисл / Cсоли), где pKa = -lgKa;
pH = рК(СН3СООН) — lg(СН3СООН)/(СН3СООNa);
рК(СН3СООН) = -lgКD(СН3СООН) = -lg1,75.10-5 = 4,76.

Тогда

pH = 4,76 — lg(0,05)/(0,15) = 4,76 — 0,52 = 5,24

Ответ: рН = 5,24.


🔥 Видео

Расчет рН растворов сильных и слабых кислот. Химия для поступающих.Скачать

Расчет рН растворов сильных и слабых кислот. Химия для поступающих.

Буферные системы, ацидоз и алкалоз, ур-ие Гендерсона-Гассельбаха (Атриум и Учим химию)Скачать

Буферные системы, ацидоз и алкалоз, ур-ие Гендерсона-Гассельбаха (Атриум и Учим химию)

Буферные системы. рНСкачать

Буферные системы. рН

Введение в буферные растворы (видео 1) | Буферные растворы | ХимияСкачать

Введение в буферные растворы (видео 1) | Буферные растворы | Химия

Буферные растворы. 2 часть. 11 класс.Скачать

Буферные растворы. 2 часть. 11 класс.

Вывод формулы для расчета pH буферного раствораСкачать

Вывод формулы для расчета pH буферного раствора

Расчет рН растворов сильных и слабых оснований. Химия для поступающих.Скачать

Расчет рН растворов сильных и слабых оснований. Химия для поступающих.

Нормальная физиология | Регуляция кислотно-основного состояния крови. Буферные системы кровиСкачать

Нормальная физиология | Регуляция кислотно-основного состояния крови. Буферные системы крови

Связь pH и pKa для буферных растворов (видео 6) | Буферные растворы | ХимияСкачать

Связь pH и pKa для буферных растворов (видео 6) | Буферные растворы | Химия

Примеры решения задач на водородный показатель pH растворов. 11 класс.Скачать

Примеры решения задач на водородный показатель pH растворов. 11 класс.

Буферные растворыСкачать

Буферные растворы

Определение рН потенциометрическим методомСкачать

Определение рН потенциометрическим методом

pH раствора солиСкачать

pH раствора соли
Поделиться или сохранить к себе:
Конспекты лекций по химии