Tính pH của dung dịch nước sau đây?

Câu trả lời:

Cảnh báo! Câu trả lời dài. a) pH = 5,13; b) pH = 11,0

Giải trình:

Cho một):

Clorua amoni, # NH_4Cl # hòa tan trong dung dịch tạo thành ion amoni # NH_4 ^ (+) # Hoạt động như một axit yếu bằng cách tạo ra nước tạo thành amoniac, # NH_3 (aq) # và các ion hydronium # H_3O ^ (+) (aq) #:

# NH_4 ^ (+) (aq) + H_2O (l) -> NH_3 (aq) + H_3O ^ (+) (aq) #

Như chúng ta đã biết # K_b # đối với amoniac, chúng ta có thể tìm thấy # K_a # cho ion amoni. Đối với một cặp axit / bazơ nhất định:

#K_a lần K_b = 1,0 lần 10 ^ -14 # giả sử điều kiện tiêu chuẩn.

Vì thế, #K_a (NH_4 ^ (+)) = (1,0 lần 10 ^ -14) / (1,8 lần 10 ^ -5) = 5,56 lần 10 ^ -10 #

Cắm nồng độ và # K_a # giá trị vào biểu thức:

#K_a = (H_3O ^ (+) lần (NH_3) / (NH_4 ^ (+)) #

# 5,56 lần 10 ^ -10 ~ ~ (H_3O ^ (+) lần NH_3) / (0,1) #

# 5,56 lần 10 ^ -11 = H_3O ^ (+) ^ 2 #

(như chúng ta có thể giả sử rằng một phân tử hydronium phải hình thành cho mỗi một amoniac hình thành. Ngoài ra, # K_a # là nhỏ, vì vậy #x 0,1 #.)

# H_3O ^ (+) = 7,45 lần 10 ^ -6 #

# pH = -log H_3O ^ (+) #

# pH = -log (7,45 lần 10 ^ -6) #

#pH khoảng 5,13 #

Đối với b):

(tôi) Xác định loài hiện diện sau khi trộn.

Phương trình của phản ứng là

#color (trắng) (mmmmm) "OH" ^ "-" + "NH" _4 ^ "+" -> "NH" _3 + "H" _2 "O" #

# "I / mol": màu (trắng) (mll) 0,010 màu (trắng) (mll) 0,010color (trắng) (mol / L) 0 #

# "C / mol": màu (trắng) (m) "- 0,010" màu (trắng) (ml) "- 0,010" màu (trắng) (m) "+ 0,010" #

# "E / mol": màu (trắng) (mll) 0color (trắng) (mmmm) 0color (trắng) (mmml) 0.010 #

# "Số mol của OH" ^ "-" = "0.100 L" × "0.1 mol" / "1 L" = "0.010 mol" #

# "Số mol NH" _4 ^ "+" = "0.100 L" × "0.1 mol" / "1 L" = "0.010 mol" #

Vì vậy, chúng ta sẽ có 200 ml dung dịch nước chứa 0,010 mol amoniac và độ pH phải cao hơn 7.

(ii) Tính pH của dung dịch

# "NH" _3 = "0,010 mol" / "0,200 L" = "0,050 mol / L" #

Phương trình hóa học của trạng thái cân bằng là

# "NH" _3 + "H" _2 "O" "NH" _4 ^ "+" + "OH" ^ "-" #

Hãy viết lại như là

# "B" + "H" _2 "O" "BH" ^ "+" + "OH" ^ "-" #

Chúng ta có thể sử dụng bảng ICE để thực hiện tính toán.

#color (trắng) (mmmmmmmll) "B" + "H" _2 "O" "BH" ^ "+" + "OH" ^ "-" #

# "I / mol·L" ^ "- 1": màu (trắng) (mll) 0,050color (trắng) (mmmmmll) 0color (trắng) (mmm) 0 #

# "C / mol·L" ^ "- 1": màu (trắng) (mm) "-" xcolor (trắng) (mmmmmll) "+" xcolor (trắng) (mll) "+" x #

# "E / mol·L" ^ "- 1": màu (trắng) (m) "0,050-" xcolor (trắng) (mmmmm) xcolor (trắng) (mmm) x #

#K bản (b) = ("BH" ^ "+" "OH" ^ "-") / ("B") = x ^ 2 / ("0,050-" x) = 1,8 × 10 ^ "- 5" #

Kiểm tra sự không hợp lệ:

#0.050/(1.8 × 10^'-5') = 3 × 10^3 > 400#. #x 0,050 #

# x ^ 2 / 0,050 = 1,8 × 10 ^ "- 5" #

# x ^ 2 = 0,050 × 1,8 × 10 ^ "- 5" = 9.0 × 10 ^ "- 7" #

#x = 9,5 × 10 ^ "- 4" #

# "OH" ^ "-" = 9,5 × 10 ^ "- 4" màu (trắng) (l) "mol / L" #

# "pOH" = -log (9,5 × 10 ^ "- 4") = 3.0 #

# "pH = 14,00 - pOH = 14,00 - 3.0" = 11,0 #