50054 skanuj0082 (12)

160 5. Równowagi Jonowo yy rozcieńczonych roztworach wodnych

Odpowiedź

. Skład równowagowy roztworu soli NałSOj ó stężeniu formalnym c = 0,10 mol/dm³ jest następujący: c_H 0 = 55,34 mol/dm³, ^ch <?o ⁼ 5,75-10^-13 mol/dm³, c_XI b = 6,20 mol/dm³, c„ A = 7,96-10^-11 mol/dm³

H₂S0₃    »    » Na⁺ ’    *    H,0⁺    ? .

1,26-10"⁴ mol/dm³, c    = 1,26-10"⁴ mol/dm³, c_or.₂

HdOi    oUi

9,99-10 ² mol/dm³.

C

W przykładzie można przyjąć dodatkowe uproszczenia. Ponieważ wartości stałych Kbi i Kb2 są małe, przy tym Kbj»Kb2, słuszna jest nierówność (8.18)^ Zakładając, że stężenie siarczanów(IV) jest równe stężeniu formalnemu soli

Sili    (^8jj

i uwzględniając równanie (8.21), stałe protólizy Kbi i Kb2 można zapisać:

•, stąd c

(8.31) (8.32§

Uwzględniając równania (8.7) i (8.8), po podstawieniu danych liczbowym

otrzymuje się przybliżone wartości stężeń poszczególnych składników roztworu: '}■

mol    „    ___i mol    . * _tn-4 mol,

= 1,26 • 10    —r#

I ^0H    dM

OH~

&b2 ~^ch₂so₃

mm* -0,10—j

^Sc/s dm

„    - r O/C ir~< ^moi

^co» W-²⁶-¹⁰ &

°&W’⁹⁴-io

;// mol

3

-----Td^mol~

c + —0,2Q—j

*■ IW

dm^{J    J,fl} ' dm    dm

Wyniki rozwierania przybliżonego i modelu matematycznego uproszczonego są praktycznie takie same, ponieważ stopień protolizy jonu SOf jest bardzo mały (a < 1%).

5.5. Roztwory buISrowe

Przykład 9

Do roztworu kwasu octowego (CH3COOH) o stężeniu formalnym c_a = 0,225 mol/dm³ dodano tyle stałego octanu sodu (CH₃COONa), że stężenie formalne soli wynosi c_s= 0,175 mol/dm³. Obliczyć wartość pH tego roztworu. Stała protolizy kwasu octowego K_n » 1,74-10”⁵, iloczyn jonowy wody K_w m 1,0-10"¹⁴.

c • c i

CH₃COO~ H₃O^ł ^CHJCOOH--—

(9.4)

MODEL STECHIOMETRYCZNY

;• W rozpatrywanym roztworze-sól --octan sodu - jestołcktrplitem-moenymi, dysocjuje na jony w 100%:

CH₃COONa-*OT₃CXXr+Na⁺    (9.1)

Drugi składnik roztworu — kwas octowy jest słabym elektrolitem i ulega protolizie zgodnie z reakcją:

CH3COOH + H₂0 m CH₃COO" + H₃0⁺    (9.2)

W roztworze występuje w formie zdysocjowanej (CH₃COCT) i niezdysocjowanej (CH3COOH). Powstałe w reakcji (9.1) kationy sodu nie reagują z wodą i pozostają w roztworze bez zmian. Równowagę protolizy jonu CH₃COO^-, powstałego również w tej reakcji, uwzględnia reakcja (9.2). W roztworze ustala się jeszcze równowaga reakcji autoprotolizy wody:

2H₂0    H₃0⁺ + OH^-    (9.3)

Składniki roztworu: jony Na⁺, H3O* CH3COO", OH", cząsteczki niezdysocjo-wanego kwasu CH3COOH i H₂0.

MODEL MATEMATYCZNY Opis równowagi

K_a

^Kw =e_W30+ -c_0H-    (9.5)

Bilans materiałowy. Kationy sodu powstają w reakcji (9.1). Ponieważ w roztworze nie wchodzą w reakcje następcze, stężenie jonów Na⁺ jest równe stężeniu formalnemu soli:

■ ^cN.f    <⁹-⁶>

Źródłem octanów są oba składniki Yóztworu -Tól i kwasr Gdyby kwas octowy był kwasem mocnym, stężenie octanów byłoby równe sumie stężenia formalnego soli i kwasu (c_s+Ca). Ponieważ octany w roztworze występują zawsze w równowadze z kwasem octowym (reakcja (9.2)), dlatego słuszna jest zależność: c_s +c_a =^Cch₃co₀- ^+CCHjCOOH f    (⁹-⁷)

Przyjęto, że stężenie wody jest stałe i wynosi c_H2q c_H20 = 55,34 mol/dm³.

1