Расчёт аммиачного буфера

Предмет: Химия

Раздел предмета: Буферные растворы, расчёт pH.

Пояснение:

Задача связана с расчётом $\text{(}\text{pH}\text{)}$ аммиачного буфера. Аммиачный буфер формируется из слабого основания (аммиак $\text{(}{\text{NH}}_3\text{)}$) и его соли (например, $\text{(}{\text{NH}}_4^{+}\text{)}$). При таком типе задач мы можем использовать уравнение Гендерсона-Хассельбаха, которое для буферных решений записывается следующей формулой:

$\text{[}pOH=pKb+\log \left(\frac{[\text{Salt}]}{[\text{Base}]}\right)\text{]}$

где:

• $\text{(}\text{pKb}\text{)}$ — отрицательный десятичный логарифм константы основности ($\text{(}{K}_b\text{)}$);
• $\text{(}\text{[Salt]}\text{)}$ — концентрация соли (иона аммония $\text{(}{\text{NH}}_4^{+}\text{)}$);
• $\text{(}\text{[Base]}\text{)}$ — концентрация основания (аммиака $\text{(}{\text{NH}}_3\text{)}$).

Мы знаем:

• $\text{(}200\text{мл}1.5\text{М раствор}\text{)}$ основания ($\text{(}{\text{NH}}_3\text{)}$);
• $\text{(}250\text{мл}1\text{М раствор}\text{)}$ соли (сулфат аммония $\text{(}{\text{NH}}_4^{+}\text{)}$);
• $\text{(}{K}_b=1.8\times {10}^{-5}\text{)}$.

Шаг 1: Найдем $\text{(}pKb\text{)}$

$\text{[}pKb=-\log (K_b)=-\log (1.8\times {10}^{-5})\approx 4.74\text{]}$

Шаг 2: Рассчитаем молярную концентрацию соли и основания в новом объеме.

Объём смеси = $\text{(}200\text{мл}+250\text{мл}=450\text{мл}=0.45\text{л}\text{)}$.

• Концентрация основания $\text{(}{\text{[NH}}_3\text{]}\text{)}$: $\text{[}[{\text{NH}}_3]=\frac{1.5\text{М}\times 200\text{мл}}{450\text{мл}}=\frac{300}{450}=0.67\text{М}\text{]}$
• Концентрация соли $\text{(}{\text{[NH}}_4^{+}\text{]}\text{)}$: $\text{[}[{\text{NH}}_4^{+}]=\frac{1\text{М}\times 250\text{мл}}{450\text{мл}}=\frac{250}{450}=0.56\text{М}\text{]}$

Шаг 3: Подставляем данные в уравнение:

$\text{[}\text{pOH}=4.74+\log \left(\frac{0.56}{0.67}\right)\text{]}$

$\text{[}\text{pOH}=4.74+\log (0.836)\approx 4.74+(-0.078)=4.662\text{]}$

Шаг 4: Найдём $\text{(}\text{pH}\text{)}$:

Ответ: Правильный ответ: a. 9.33

$\text{[}\text{pH}=14-\text{pOH}=14-4.662\approx 9.33\text{]}$