ZADANIA Z CHEMII

pH roztworów buforowych

Bufory kwasowe

+ OH

-

CH

3

COOH = CH

3

COO

-

+ H

+

+ H

+

C

k

b

[H

+

] = K

a

• —

C

s

b

gdzie K

a

jest stałą dysocjacji słabego kwasu

Zadanie 1
Obliczyć pH roztworu buforowego otrzymanego przez zmieszanie 180 cm

3

0,200-molowego

roztworu kwasu octowego z 20 cm

3

0,200-molowego roztworu octanu sodu. K

a

wynosi 1,80 ·10

-5

mol/dm

3

.

Dane:

Szukane:

K

a

= 1,8·10

-5

pH = ?

C

k

= 0,2 mol/dm

3

V

k

= 180 cm

3

C

s

= 0,2 mol/dm

3

V

s

= 20 cm

3

Obliczenia:

V

k

• C

k

0,18 dm

3

• 0,2 mol/dm

3

C

k

b

0,18

C

k

b

= ———

= ———————— =

0,18 mol/dm

3

[H

+

] = K

a

• —

=

1,8·10

-5

· —— = 1,62 •10

-4

V

k +

V

s

0,18 dm

3

+ 0,02 dm

3

C

s

b

0,02

V

s

• C

s

0,02 dm

3

• 0,2 mol/dm

3

C

s

b

= ———

= ———————— =

0,02 mol/dm

3

pH = -log 1,62 •10

-4

=

3,79

V

k +

V

s

0,18 dm

3

+ 0,02 dm

3

Zadanie 2
Zmieszano roztwór kwasu octowego i roztwór octanu sodu oba o stężeniu 0,4 mol/l w stosunku
objętościowym 1:4. Jakie będzie pH otrzymanego roztworu buforowego? pK

a

= 4,8.

Dane:

Szukane:

pK

a

= 4,8

pH = ?

C(CH

3

COOH ) = 0,4 mol/l

C(CH

3

COONa) = 0,4 mol/l

V

k

:V

s

=1/4= 0,25 => V

k

= 0,25 V

s

Obliczenia:

K

a

= 10

-4,8

= 1,58 • 10

-5

V

k

• C

k

0,4 mol/l

[H+] = Ka • ————

= 1,58 • 10

-5

• 0,25 • ————— = 3,95 • 10

-6

V

s

• C

s

0,4 mol/l

pH = - log 3,95 • 10

-6

=

5,4

SPORZĄDZANIE ROZTWORU BUFORU PRZEZ MIESZANIE ROZTWORÓW KWASU I SOLI O ZNANYCH
STĘŻENIACH

Zadanie 3
Roztwór buforowy zawiera 0,0800 mola kwasu octowego i 0,0800 mola octanu sodu w 1 dm

3

. Oblicz

zmianę pH roztworu po dodaniu 0,0150 mol HCl na 1 dm

3

. pK

a

= 4,75.

Dane:

Szukane:

n(HCl) = 0,015 mol

Δ pH = ?

n(CH3COOH) = 0,08 mol - początkowe

n(CH3COONa) = 0,08 mol - początkowe

pK

a

= 4,75 =>

K

a

= 10

-4,75

= 1,78 • 10

-5

Obliczenia:

CH

3

COOH + CH

3

COONa + HCl = CH

3

COOH + NaCl

n(CH

3

COOH) = n(HCl) = 0,015 mol -ilość kwasu, która powstanie z rozpadu soli

n(CH

3

COOH)

k

= 0,015 mol + 0,08 mol = 0,095 mol -całkowita ilość kwasu w buforze po dodaniu kwasu

n(CH3COONa) = n (CH3COONa)

p

- n(HCl) = 0,08 mol - 0,15 mol = 0,065 mol

0,08 mol

[H

+

]

p

= 1,78 • 10

-5

• ———

= 1,78 • 10

-5

=>

pH

p

= -log 1,78 • 10

-5

= 4,75

0,08 mol

0,095 mol

[H

+

]

k

= 1,78 • 10

-5

• ———

= 2,599 • 10

-5

=>

pH

k

= -log 2,599 • 10

-5

= 4,59

0,065 mol

Δ pH = pH

p

- pH

k

= 4,75 - 4,59 =

0,16

SPORZĄDZANIE ROZTWORU BUFORU PRZEZ NIECAŁKOWITE ZOBOJĘTNIENIE SŁABEGO KWASU

Zadanie 4
Do 200 cm

3

roztworu CH

3

COOH o stężeniu 0,15 mol/dm

3

wlano 200 cm

3

roztworu NaOH o pH

12,70. K

a

= 1,8 • 10

-5

. Oblicz pH otrzymanego roztworu.

Dane:

Szukane:

K

a

= 1,8 • 10

-5

pH = ?

V(CH

3

COOH) = 0,2 dm

3

C(CH

3

COOH) = 0,15 mol/dm

3

V(NaOH) = 0,2 dm

3

pH(NaOH) = 12,7

Obliczenia:

nk/nz = 3 > stosunek stechiometryczny, wiec kwas w nadmiarze, niecałkowite zobojętnienie, bufor kwasowy

pOH(NaOH) = 14-12,7 = 1,3 => [OH

-

] = 10

-1,3

= 0,05 mol/dm

3

= C(NaOH) bo NaOH=Na

+

+ OH

-

V

k

• C

k

- V

z

• C

z

0,2 dm

3

• 0,15 mol/dm

3

- 0,2 dm

3

• 0,05 mol/dm

3

0,03-0,01

[H

+

] = K

a

• ———————— = 1,8 • 10

-5

• ————————————————————— = 1,8 • 10

-5

• ———— = 3,6 • 10

-5

V

z

• C

z

0,2 dm

3

• 0,05 mol/dm

3

0,01

pH = -log 3,6 • 10

-5

=

4,44

Bufory zasadowe

+H

+

NH

4

OH = NH

4

+

+ OH

-

+ OH

-

C

z

b

[OH

-

] = K

b

• —

C

s

b

gdzie K

b

jest stałą dysocjacji słabej zasady

SPORZĄDZANIE ROZTWORU BUFORU PRZEZ MIESZANIE ROZTWORÓW SŁABEJ ZASADY I SOLI O
ZNANYCH STĘŻENIACH

Zadanie 5
Zmieszano 10 ml roztworu chlorku amonu i 90 ml roztworu amoniaku oba o stężeniach 0,2 mol/l.
Oblicz pH otrzymanego roztworu buforowego. K

b

= 1,75 • 10

-5

.

Dane:

Szukane:

Vz = 90 ml

pH = ?

Cz = 0,2 mol/l

Vs = 10 ml

Cs = 0,2 mol/l

K

b

= 10

-9,2

= 1,75 • 10

-5

Vz • Cz

90 ml • 0,2 mol/l

C

z

b

0,18 mol/l

C

z

b

= ———

= —————— = 0,18 mol/l

[OH-] = K

b

• —

=

1,75 • 10

-5

————— =1,575•10

-4

Vz + Vs

100 ml

C

s

b

0,02 mol/l

Vs • Cs

10 ml • 0,2 mol/l

C

s

b

= ———

= —————— = 0,02 mol/l

pOH = -log 1,575•10

-4

= 3,8

Vz + Vs

100 ml

pH = 14 - 3,8 =

10,2

SPORZĄDZANIE ROZTWORU BUFORU PRZEZ NIECAŁKOWITE ZOBOJETNIENIE SŁABEJ ZASADY

Zadanie 6
Do 300 cm

3

0,20 molowej zasady amonowej dodano 200 cm

3

0,15 molowego HCl. Oblicz pH

powstałego roztworu. K

b

= 1,8•10

-5

.

Dane:

Szukane:

K

b

= 1,8•10

-5

pH = ?

V(HCl) = 0,2 dm

3

C(HCl) = 0,15 mol/dm

3

V(NH3) = 0,3 dm

3

C(NH3) = 0,2 mol/dm

3

Obliczenia:

nz/nk=2 > stosunek stechiometryczny, więc zasada w nadmiarze, niecałkowite zobojętnienie, bufor zasadowy

V

z

•C

z

- V

k

• C

k

0,3 dm

3

•0,2 mol/dm

3

- 0,2 dm

3

•0,15 mol/dm

3

0,06-0,03

[OH

-

] = K

b

————————

= 1,8•10

-5

———————————————————— = 1,8•10

-5

———— = 1,8•10

-5

V

K

• C

k

0,2 dm

3

• 0,15 mol/dm

3

0,03

pOH = -log 1,8•10

-5

= 4,74

=>

pH = 14 - 4,74

=

9,26