Wat is de pH van de oplossing die resulteert uit het mengen van 20,0 mL van 0,5 M HF (aq) en 50,0 mL 0.20M NaOH (aq) bij 25 Celsius? (Ka van HF = 7,2 x 10 ^ -4)

Antwoord:

Zie hieronder:

Waarschuwing! LANG ANTWOORD!

Uitleg:

Laten we beginnen met het aantal mol te vinden van # NaOH # in de oplossing brengen met behulp van de concentratieformule:

# = C (n) / v #

# C #= conc in #mol dm ^ -3 #

# N #= aantal mollen

# V #= volume in liter (# Dm ^ 3 #)

# 50.0 ml = 0.05 dm ^ (3) = v #

# 0.2 maal 0.05 = n #

# n = 0,01 mol #

En om het aantal mollen van te vinden # HF #:

# = C (n) / v #

# = 0,5 (n) /0.02#

# N = 0,1 #

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

We vormen 0,1 mol # NaF # in de resulterende 70 ml oplossing nadat de reactie voltooid is.

Nu, # NaF # wordt gedissocieerd in de oplossing en het fluoride-ion, #F ^ (-) # zal fungeren als een zwakke basis in de oplossing (we komen hierop terug).

Het is dus een goed moment om een ICE-tabel in te stellen om de hoeveelheid te vinden #OH ^ - # ionen vormt het, maar we moeten eerst de concentratie van de # NaF #, zoals concentraties worden gebruikt in de ICE-tabel.

# = C (n) / v #

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

#c approx 0.143 mol dm ^ -3 # van # NaF # (# = F ^ (-)) #

De reactie van het flouride-ion en de daaruit voortvloeiende concentratieveranderingen zijn:

# "kleur (wit) (mmmmm) F ^ (-) (aq) + H_2O (l) -> HF (aq) + OH ^ (-) (aq) #

# "Initial:" kleur (wit) (mm) 0.143color (wit) (mmm) -kleuren (wit) (mmmm) 0color (wit) (mmmmll) 0 #

# "Wijzigen:" kleur (wit) (IIM) -xcolor (wit) (mmm) -kleuren (wit) (mmm) + Xcolor (wit) (mmll) + x #

# "Eq:" kleur (wit) (mmm) 0,143-Xcolor (wit) (Mii) -kleuren (wit) (mmmm) Xcolor (wit) (mmmmll) x #

De # K_b # expressie voor het fluoride-ion zou zijn:

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

Maar hoe weten we het # K_b # voor het fluoride-ion, waar we eerder over gesproken hebben?

Welnu, aangezien we krijgen dat de reactie plaatsvindt bij 25 graden Celcius, is de volgende eigenschap van toepassing:

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

Voor een zuur / basepaar - en we hebben toevallig het paar # HF # en #F ^ (-) #!

Vandaar:

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

#K_b (F ^ (-)) ongeveer 1.39 keer 10 ^ (- 11) #

Dus nu kunnen we een maken # K_b # expressie en oplossen voor #X# om de concentratie van te vinden #OH ^ (-) #, en dus vind de # POH # en vervolgens dus de # PH #.

# 1.39 keer 10 ^ (- 11) = (x ^ 2) / (0.143-x) #

# K_b # is klein, dus de kleine x-benadering geeft:

# 1.39 keer 10 ^ (- 11) = (x ^ 2) / (0.143) #

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

# = 1.4095 xx 10 ^ (- 6) approx 1.41 keer 10 ^ (- 6) #

Nu:

# POH = -log OH ^ (-) #

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

#pOH ongeveer 5.85 #

En aangezien we op 25 graden zijn, is deze eigenschap van toepassing:

# PH + pOH = 14 #

Vandaar, # PH = 14-5,85 #

#color (blauw) (pH = 8,15) #