Расчёт аммиачного буфера

Предмет: Химия

Раздел предмета: Буферные растворы, расчёт pH.

Пояснение:

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

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

где:

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

Мы знаем:

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

Шаг 1: Найдем \( pKb \)

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

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

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

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

Шаг 3: Подставляем данные в уравнение:

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

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

Шаг 4: Найдём \( \text{pH} \):

Ответ: Правильный ответ: a. 9.33

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