Hva er pH i løsningen som resulterer fra blanding av 20,0 ml 0,50 M HF (aq) og 50,0 ml 0,20 M NaOH (aq) ved 25 celsius? (Ka av HF = 7,2 x 10 ^ -4)

Svar:

Se nedenfor:

Advarsel! LANG SVAR!

Forklaring:

La oss starte med å finne antall mol # NaOH # sett inn i løsningen ved å bruke konsentrasjonsformelen:

# C = (n) / v #

# C #= konsentrert #mol dm ^ -3 #

# N #= antall mol

# V #= volum i liter (# Dm ^ 3 #)

# 50,0 ml = 0,05 dm ^ (3) = v #

# 0.2 ganger 0.05 = n #

# n = 0,01 mol #

Og for å finne antall mol av # HF #:

# C = (n) / v #

# 0.5 = (n) /0.02#

# N = 0,1 #

#NaOH (aq) + HF (aq) -> NaF (aq) + H_2O (l) #

Vi danner 0,1 mol av # NaF # i den resulterende 70 ml løsning etter at reaksjonen har gått til fullførelse.

Nå, # NaF # vil bli dissosiert i løsningen, og fluoridjonen, #F ^ (-) # vil fungere som en svak base i løsningen (vi kommer tilbake til dette).

Så nå er det en god tid å sette opp et ICE-bord for å finne mengden #OH ^ - # ioner det danner, men vi må først vite konsentrasjonen av # NaF #, som konsentrasjoner blir brukt i ICE-tabellen.

# C = (n) / v #

# C = (0,1 / 0,07) #

# c ca 0,143 mol dm ^ -3 # av # NaF # (# = F ^ (-)) #

Reaksjonen av flouridionet og de konsekvente konsentrasjonsendringer er:

# "farge (hvit) (mmmmm) F ^ (-) (aq) + H_2O (l) -> HF (aq) + OH ^ (-) (aq)

# "Initial:" farge (hvit) (mm) 0.143color (hvit) (mmm) -farge (hvit) (mmmm) 0color (hvit) (mmmmll) 0 #

# "Change:" farge (hvit) (IIM) -xcolor (hvit) (mmm) -farge (hvit) (mmm) + Xcolor (hvit) (mmll) + x #

# "Eq:" farge (hvit) (mmm) 0,143-Xcolor (hvit) (mii) -farge (hvit) (mmmm) Xcolor (hvit) (mmmmll) x #

De # K_b # uttrykk for fluoridionen ville være:

# K_b = (OH ^ (-) ganger HF) / (F ^ (-)) #

Men hvordan vet vi det # K_b # for fluoridjonen, som vi berørte tidligere?

Vel, som vi får at reaksjonen skjer ved 25 grader Celcius gjelder følgende egenskap:

# (K_b) ganger (K_a) = 1,0 ganger 10 ^ -14 #

For en syre / base par- og vi tilfeldigvis har paret # HF # og #F ^ (-) #!

Derfor:

# K_b = (1,0 ganger 10 ^ -14) / (7,2 ganger 10 ^ (- 4) #

#K_b (F ^ (-)) ca 1,39 ganger 10 ^ (- 11) #

Så nå kan vi lage en # K_b # uttrykk og løse for # X # å finne konsentrasjonen av #OH ^ (-) #, og dermed finne # POH # og deretter den # PH #.

# 1.39 ganger 10 ^ (- 11) = (x ^ 2) / (0,143-x) #

# K_b # er liten, så den lille x tilnærming gir:

# 1.39 ganger 10 ^ (- 11) = (x ^ 2) / (0,143) #

# x = OH ^ (-) = sqrt (K_bcdot0.143) #

# = 1,4095 xx 10 ^ (- 6) ca 1,41 ganger 10 ^ (- 6) #

Nå:

# POH = -log OH ^ (-) #

# pOH = -log 1,41 ganger 10 ^ (- 6) #

#pOH ca 5,85 #

Og da vi er 25 grader, gjelder denne eiendommen:

# PH + pOH = 14 #

Derfor

# PH = 14 til 5,85 #

#color (blå) (pH = 8,15) #