Ile gramów mrówczanu sodu dodano do 250ml roztworu kwasu mrówkowego o stężeniu 0,2mol/l, jeżeli pH r.... Question from @julkas00

June 2022 1 6 Report

Ile gramów mrówczanu sodu dodano do 250ml roztworu kwasu mrówkowego o stężeniu 0,2mol/l, jeżeli pH roztworu wzrosło z 2,22 do 3,68?

Chemik97

Witaj :)

W podanym przykładzie mamy do czynienia z układem buforowym. Składa się on z kwasu (kwas mrówkowy) oraz soli tego kwasu z mocną zasadą (mrówczan sodu). Roztwory buforowe charakteryzują się tym, że podczas dodawania do nich niewielkich ilości mocnych kwasów i zasad, lub podczas rozcieńczania ich wodą mają one zdolność do zachowania stałego pH. Nie oznacza to, że bufory zachowują swoje stałe pH w nieskończoność. Każdy bufor charakteryzuje taki parametr jak pojemność buforowa. Krótko mówiąc pojemność buforowa to ilość moli dodanego mocnego kwasu lub mocnej zasady do 1l buforu, która spowoduje zmianę jego pH o jedną jednostkę.

Aby rozwiązać to zadanie skorzystamy ze wzoru na pH buforu tzw. wzoru Hendersona-Hasselbalcha. Wzór ten prezentuje się następująco:

$\large \boxed{pH=pK_a-log(\frac{C_k}{C_s} )}$

gdzie:

pH - pH roztworu buforowego

pKa - ujemny logarytm dziesiętny ze stałej dysocjacji kwasu

Ck - stężenie kwasu

Cs - stężenie soli

Nam do obliczenia ilości dodanego mrówczanu sodu będzie potrzebna znajomość stężenia soli (mrówczanu sodu). Przekształćmy powyższy wzór ze względu na stężenie soli:

$\large \boxed {pH=pK_a-\log(\frac{C_k}{C_s}) \implies C_s=10^{pH-pK_a+\log Ck}}$

Z tablic chemicznych odczytujemy, że pKa dla kwasu mrówkowego wynosi 3,80.

Dla ułatwienia obliczmy logarytm dziesiętny ze stężenia kwasu:

$\large \boxed{\log C_k=\log0,2=-0,7}$

W naszym wzorze interesować nas będzie końcowe pH roztworu, czyli 3,68.

Mając już wszystkie dane obliczmy stężenie soli:

$\large \boxed {C_s=10^{pH-pKa+\log Ck}=10^{3,68-3,80-0,7}=10^{-0,82}=0,1517\frac{mol}{dm^3} }$

Znając stężenie molowe soli oraz objętość roztworu ( UWAGA!!! zakładamy, że podczas dodawania mrówczanu sodu objętość nie ulega zmianie) i jego masę molową obliczamy masę tej soli:

$\large \boxed {C_s=\frac{m_s}{M_s\cdot V_r} \implies m_s=C_s\cdot M_S\cdot V_r}$