Какое значение pH получается при смешивании некоторых растворов сильной кислоты и сильного основания?
ChemTeam: Какое значение pH получается при смешивании растворов сильных кислот и сильных оснований?Какое значение pH получается при смешивании некоторых растворов сильной кислоты и сильного основания?
Проблемы №1-10
Задачи 11-25
Десять примеров
Возврат в меню Acid Base
В задачах с 1 по 5 и 9 используется соотношение 1:1. В задачах 6, 8 и 10 используется соотношение 2:1, а в задаче 7 — соотношение 3:2.
Задача №1: 50,0 мл 0,150 М HBr титруют 0,250 М КОН. Рассчитайте рН после добавления 11,0 мл КОН.
Решение:
1) Определить избыток реагента:
HBr —> (0,150 моль/л) (0,0500 л) = 0,00750 моль
КОН —> (0,250 моль/л) (0,0110 л) = 0,00275 мольHBr(водн.) + KOH(водн.) —> KCl(водн.) + H 2 O(л)
HBr и KOH реагируют в молярном соотношении 1:1.
Поскольку количество HBr больше, это избыточный реагент.
Поскольку количество HBr больше, это избыточный реагент.2) Определите количество HBr, оставшегося после реакции:
0,00750 моль − 0,00275 моль = 0,00475 моль
3) Определите молярность оставшегося HBr и pH:
0,00475 моль разделить на 0,0610 л = 0,077869 МpH = −log 0,077869 = 1,109
Задача №2: При 298 К, 25,0 см 3 раствора сильной кислоты содержало 0,00150 моль ионов водорода. Рассчитайте рН раствора, образовавшегося после добавления 50,0 см 3 0,150 М NaOH к исходным 25,0 см 3 кислоты.
Решение:
1) Мы знаем, сколько молей иона водорода присутствует до реакции. Нам нужно определить моли гидроксида, которые присутствуют до реакции:
молей = MV —> (0,150 моль/л) (0,0500 л) = 0,00750 мольЯ не буду показывать преобразование см 3 в мл в л.
2) Ионы H + и ионы OH¯ реагируют в мольном соотношении 1:1:
Н + + ОН¯ —> Н 2 О
3) Очевидно, гидроксид в избытке.
Определить остаток гидроксида:
0,0075 моль − 0,0015 моль = 0,0060 моль4) Следующим шагом является определение молярности гидроксида в объеме двух растворов при смешивании:
0,0060 моль/0,0750 л = 0,080 М
5) Теперь для рОН:
рОН = -log 0,080 = 1,09691
6) И рН:
14 − 1,09691 = 12,Три сиг инжира — лучший ответ:
12.903
Задача №3: Каково значение pH при титровании 90,0 мл 0,100 М HCl после добавления 85,0 мл 0,100 М NaOH?
Решение:
1) Определить избыток реагента:
HCl —> (0,100 моль/л) (0,0900 л) = 0,00900 моль
NaOH —> (0,100 моль/л) (0,0850 л) = 0,00850 мольHCl(водн.) + NaOH(водн.) —> NaCl(водн.) + H 2 O(л) HCl и NaOH реагируют в молярном соотношении 1:1. Поскольку количество HCl больше, это избыточный реагент.
2) Определите количество HCl, оставшееся после реакции:
0,00900 моль − 0,00850 моль = 0,00050 моль
3) Определите молярность оставшейся HCl и pH:
0,00050 моль/0,175 л = 0,002857 МpH = −log 0,002857 = 2,544
Задача №4: Образец 20,0 мл 1,50 М HCl титруют 1,00 М NaOH.
Рассчитайте рН после добавления следующих объемов основания:
(а) 29,0 мл; (б) 30,0 мл; (в) 31,0 мл
Сначала я напишу химическое уравнение (как будто вы его еще не знаете):
HCl(водн.) + NaOH(водн.) —> NaCl(водн.) + H 2 O(л)
Во-вторых, количество HCl (в миллимолях):
(1,50 ммоль/мл) (20,0 мл) = 30,0 ммоль
Решение (а):
1) Определить ммоль NaOH:
(1,00 ммоль/мл) (29,0 мл) = 29,0 ммоль
2) Определите количество оставшейся HCl:
30,0 − 29,0 = 1,0 ммоль
3) Определить молярность оставшейся HCl:
1,0 ммоль/49,0 мл = 0,020408 М
4) Определить рН:
pH = −log 0,020408 = 1,69
Решение (б):
1) Определить ммоль NaOH:
(1,00 ммоль/мл) (30,0 мл) = 30,0 ммоль
2) Определите количество оставшейся HCl:
30,0 — 30,0 = 0,0 ммольHCl и NaOH находились в стехиометрически равных количествах.
Ограничивающего реагента не было.3) Раствор представляет собой раствор NaCl, соли сильной кислоты и сильного основания. Этот тип соли образует нейтральный раствор, поэтому по определению pH равен 7,00.
Решение (с):
1) Определить ммоль NaOH:
(1,00 ммоль/мл) (31,0 мл) = 31,0 ммоль
2) Определите количество оставшегося NaOH:
31,0 − 30,0 = 1,0 ммоль
3) Определите молярность оставшегося NaOH:
1,0 ммоль/51,0 мл = 0,019608 М
4) Определить рОН:
рОН = -log 0,019608 = 1,71
5) Определить рН:
14 − 1,71 = 12,29
Задача № 5: Рассмотрим титрование 20,0 мл 0,100 М хлорной кислоты 0,400 М LiOH. Рассчитайте рН после добавления к анализируемому веществу следующих процентных долей титранта.
(a) 0,00% (b) 25,0% (c) 50,0% (d) 75,0% (e) 100,0% (f) 110,0%
Решение:
1) Необходимая информация:
моль HClO 4 —> ( 0,100 моль/л) (0,0200 л) = 0,00200 мольHClO 4 + LiOH —> LiClO 4 + H 2 O
HClO 4 и LiOH реагируют в молярном соотношении один к одному.
2) Часть (а):
Так как HClO 4 является сильной кислотой:[Н + ] = 0,100 М
pH = −log 0,100 = 1,000
3) Часть (b) (25% молей хлорной кислоты): Требуется
молей LiOH —> (0,00200 моль) (0,25) = 0,00050 мольнеобходимый объем LiOH —> 0,00050 моль / 0,400 моль/л = 0,00125 л
моль H + в избытке —> 0,00200 моль − 0,00050 моль = 0,0015 моль
общий объем —> 0,00125 л + 0,0200 л = 0,02125 л
[Н + ] = 0,0015 моль / 0,02125 л = 0,070588 М
pH = −log 0,070588 = 1,151
4) Часть (c) (50% молей хлорной кислоты):
моль LiOH —> (0,00200 моль) (0,50) = 0,00100 мольобъем LiOH —> 0,00100 моль / 0,400 моль/л = 0,00250 л
общий объем —> 0,00250 л + 0,0200 л = 0,0225 л
моль H + в избытке —> 0,00200 моль − 0,00100 моль = 0,00100 моль
[Н + ] = 0,00100 / 0,0225 = 0,044444 М
рН = 1,352
5) Часть (d) (75% молей хлорной кислоты):
решение остается за читателем.рН = 1,68
6) Часть (е) (100% молей хлорной кислоты):
моль LiOH = моль HClO 4Раствор только LiClO 4 .
Поскольку LiClO 4 является солью сильной кислоты и сильного основания, pH = 7,000
7) Часть (f) (110% молей хлорной кислоты):
моль LiOH —> (0,00200 моль) (1,10) = 0,00220 мольобъем LiOH —> 0,00220 моль / 0,400 моль/л = 0,00550 л
молей OH — в избытке —> 0,00220 − 0,00200 = 0,000200
общий объем —> 0,00550 л + 0,0200 л = 0,0255 л
[ОН — ] = 0,00200 моль / 0,0255 л = 0,00784314 М
рОН = -log 0,00784 = 2,106
рН = 11,894
Задача № 6: Раствор готовили путем смешивания 250 мл 0,30 М H 2 SO 4 с 400 мл 0,70 М NaOH. Рассчитайте рН после прекращения реакции.
Решение:
Комментарий: это проблема лимитирующего реагента.
Нам нужно выяснить, какое вещество находится в избытке и сколько его осталось.
1) Моль каждого реагента:
моль H 2 SO 4 —> (0,30 моль/л) (0,250 л) = 0,075 мольмоль NaOH —> (0,70 моль/л) (0,400 л) = 0,28 моль
2) NaOH реагирует с H 2 SO 4 в соотношении 2 к 1.
Следовательно, 0,075 моль H 2 SO 4 потребляет 0,15 моль NaOH
3) Определить количество молей NaOH, оставшееся после полного израсходования H 2 SO 4 :
0,28 − 0,15 = 0,13 моль
4) Определите концентрацию NaOH после реакции:
0,13 моль/0,650 л = 0,20 М
5) Исходя из 100% ионизации NaOH, [OH¯] = 0,20 M. Определите pH:
рОН = -log 0,20 = 0,70pH = 14 − 0,70 = 13,30
Задача №7: Сколько мл 0,400 М H 2 SO 4 потребуется такое же количество основания для полной нейтрализации, как и 25,0 мл 0,600 М H 3 ЗП 4 ?
Решение:
1) Фосфорная кислота не сильная кислота, но давайте поступим так.
Определить общее количество ионов водорода в 25,0 мл 0,600 М H 3 PO 4 :
(0,600 ммоль/мл) (25,0 мл) (3) = 45,0 ммольМы можем действовать как H 3 PO 4 — это сильная кислота, потому что мы знаем, что весь ион водорода в H 3 PO 4 будет реагировать с основанием.
2) Вопрос теперь в том, какой объем раствора H 2 SO 4 содержит 45,0 ммоль:
(0,400 ммоль/мл) (х) (2) = 45,0х = 56,25 мл 3) Каждая порция кислоты содержит 45,0 ммоль. 25,0 мл 0,600 М фосфорной кислоты содержат 45,0 ммоль. 56,25 мл 0,400 М серной кислоты содержат 45,0 ммоль. Для каждого требуется одинаковое количество основания, потому что ион водорода и гидроксид-ион реагируют в молярном соотношении 1:1:
Задача №8: 50,0 мл 0,209 М соляной кислоты добавляют к 250,0 мл 0,0555 М раствора Ba(OH) 2 .
Решение:
1) Химическое уравнение:
2HCl + Ba(OH) 2 —> BaCl 2 + 2H 2 O2) Рассчитайте количество молей каждого реагента:
моль HCl —> (0,209 моль/л) (0,050 л) = 0,01045 моль
моль Ba(OH) 2 —> (0,0555 моль/л) (0,250 л) = 0,013875 моль3) Какой реагент является лимитирующим?
HCl —> 0,01045/2 = 0,005225
Ва(ОН) 2 —> 0,013875 / 1 = 0,013875HCl заканчивается первым.
4) Сколько Ba(OH) 2 израсходовано?
Молярное соотношение HCl и Ba(OH) 2:1 20,01045 к 2, как х к 1
х = 0,005225 моль Ba(OH) 2 израсходовано
5) Сколько Ba(OH) 2 осталось?
0,013875 − 0,005225 = 0,00865 моль6) Какова новая молярность Ba(OH) 2 ?
0,00865 моль/0,300 л = 0,02883333 М0,300 л — общий объем после смешивания растворов.
7) Вам нужна концентрация ионов гидроксида, а не концентрация Ba(OH) 2 . На одну формульную единицу Ba(OH) 9 приходится два иона OH¯.0028 2 , так что:
(0,02883333 М) (2) = 0,05766666 МТри цифры = 0,0577 M
8) Можно определить рН, он равен 12,761. Я оставлю вас, любезный читатель, сделать математику, которая приведет к этому ответу.
Задача № 9: Рассмотрим раствор, состоящий из: (a) 230,0 мг KOH, (b) 8,71 мл 0,802 М раствора HCl, (c) 3,00 г 3,97% (мас./мас.) раствора NaOH, а затем разбавляют до конечного объема 618 мл. Каков рН этого раствора?
Решение:
1) Определить количество молей каждого растворенного вещества:
(а) КОН:230 мг = 0,230 г0,230 г / 56,1049 г/моль = 0,0040995 моль
(б) HCl
(0,802 моль/л) (0,00871 л) = 0,00698542 моль(в) NaOH
(3,00 г) (0,0397) = 0,1191 г (из 3,00 г раствора NaOH)0,1191 г / 39,9969 г/моль = 0,00297773 моль
2) HCl реагирует с KOH в молярном соотношении 1:1:
0,00698542 моль — 0,0040995 моль = 0,00288592 моль3) Отмечу, что NaOH чуть больше, чем HCl.
0,00297773 моль — 0,00288592 моль = 0,00009181 моль4) Определите рОН, затем рН:
0,00009181 моль/0,618 л = 0,00014856 МpOH = −log 0,00014856 = 3,828
pH = 14 − 3,828 = 10,172
5) Поскольку KOH и NaOH оба реагируют с HCl в молярном соотношении 1:1, я мог добавить моли KOH и NaOH, а затем вычесть моли HCl.
Задача №10: Рассчитайте рН раствора, полученного смешиванием 50,0 мл Ca(OH) 2 массовой концентрацией 0,741 г/л с 50,0 мл HCl концентрацией 0,010 моль/л. .
Решение:
1) При взаимодействии растворов HCl и Ca(OH) 2 сначала необходимо определить количество молей каждого вещества. Затем мы можем использовать молярное соотношение двух реагирующих веществ 2:1, чтобы определить, сколько осталось остатка и, следовательно, рН.
моль Ca(OH) 2 —> (0,741 г/л / 74,0918 г/моль) (0,050 л) = 5,0 x 10¯ 4 моль
моль HCl —> (0,010 моль/л) (0,0500 л) = 5,0 x 10¯ 4 моль2) HCl является лимитирующим реагентом:
Ca(OH) 2 —> 5,0 x 10¯ 4 / 1 = 5,0 x 10¯ 4
HCl —> 5,0 x 10¯ 4 / 2 = 0 2,0 43) Поскольку на каждый моль Ca(OH) 9 требуется два моля HCl0028 2 нейтрализовано, это приводит к:
5,0 x 10¯ 4 моль HCl нейтрализует 2,5 x 10¯ 4 моль Ca(OH) 2 .Остается 2,5 x 10¯ 4 моль Ca(OH) 2 в 100,0 мл раствора.
4) Молярность Ca(OH) 2 такова:
2,5 x 10¯ 4 моль/0,1000 л = 0,0025 М5) Когда Ca(OH) 2 ионизируется в растворе, он ионизируется на 100%. Это означает, что на каждый один Ca(OH) 9 образуется два иона гидроксида.0028 2 растворенный. Это означает, что молярность только гидроксид-иона составляет 0,0050 М. Теперь у нас есть нужная молярность.
рОН = -log 0,0050 = 2,30pH = 14,00 − 2,30 = 11,70
Дополнительная задача №1: 50,00 мл 0,172 М HNO 3 оттитровали 0,206 М NaOH. Определите рН раствора в середине титрования.
Решение:
1) Определить ммоль азотной кислоты, присутствующей перед реакцией:
(0,172 ммоль/мл) (50,00 мл) = 8,60 ммоль2) Прореагировало 4,30 ммоль HNO 3 .
Остается непрореагировавшим 4,30 ммоль азотной кислоты.3) NaOH и HNO 3 реагируют в молярном соотношении 1:1.
Это означает, что прореагировало 4,30 ммоль NaOH.4) Какой объем 0,206 М NaOH даст 4,30 ммоль?
(0,206 мл) (х) = 4,30 ммольх = 20,8738 мл
5) Определите новую молярность HNO 3 :
50,00 мл + 20,8738 мл = 70,8738 мл4,30 ммоль / 70,8738 мл = 0,06067122 М
6) Определить рН:
pH = −log 0,06067122 = 1,217Дополнительная задача №2: 1,00-литровый раствор содержит 0,250 М NH 3 , 0,200 моль NaOH и 0,600 М NH 4 Br. Каков рН раствора?
Комментарий: Ловушка в этой задаче состоит в том, чтобы рассматривать сильное основание (NaOH) как подавляющее другие, а затем вычислять pH, основываясь только на NaOH. Таким образом игнорируется тот факт, что NH 4 + является кислотой и реагирует с NaOH, но не с NH 3 .
Решение:
1) NaOH реагирует с NH 4 + в молярном соотношении 1:1. Каковы концентрации NH 4 + и NH 3 после завершения реакции?
NaOH является ограничивающим реагентом.моль NH 4 + присутствует до реакции —> (0,600 моль/л) (1,00 л) = 0,600 моль
моль NH 4 + присутствует после реакции —> 0,600 моль − 0,200 моль = 0,400 моль
Новая молярность иона аммония составляет 0,400 М
моль NH 3 присутствует после реакции —> 0,250 моль + 0,200 моль = 0,450 моль
Новая молярность аммиака 0,450 М.
2) Раствор с точки зрения иона аммония: используйте уравнение Хендерсона-Хассельбаха для определения рН раствора.
(a) Представляющая интерес химическая реакция:NH 4 + + H 2 O ⇌ NH 3 + H 3 O +(b) Уравнение Хендерсона-Хассельбальха:
pH = pK a + log [основание/кислота]pH = 9,248 + log (0,450/0,400)
рН = 9,299
3) Раствор с точки зрения аммиака: используйте выражение K b для определения pH раствора.
(а) Это интересующая реакция:NH 3 + H 2 O ⇌ NH 4 + + OH¯(b) Выражение K b для аммиака следующее:
[NH 4 + ] [OH¯] К б = ––––––––––– [НХ 3 ]
[0,400] [ОН¯] 1,77 х 10¯ 5 = ––––––––––– [0,450] [OH¯] = 1,99125 x 10¯ 5 M (оставьте несколько дополнительных цифр)
рОН = 4,700874
рН = 9,299
Проблемы 11-25
Десять примеров
Возврат в меню Acid Base
Какова концентрация избыточных ионов H + или OH¯, оставшихся в этом растворе?
Я не округлял ответ, потому что есть еще один шаг.
Я знаю, что NaOH и HCl реагируют в молярном соотношении 1:1:
NaOH или KOH, что сильнее? Почему h3SO4 более слабая кислота, чем HCl, более вредна для человека?
[NaOH — едкий натр, KOH — едкий кали, HCl — соляная кислота, h3SO4 — серная кислота]
Все ответы даны в периодической таблице.
Гидроксид натрия (NaOH) и гидроксид калия (KOH) практически взаимозаменяемы. Они наиболее химически близки к гидроксидам. Они оба представляют собой белое сильнощелочное коррозионно-активное твердое вещество или порошок. Гидроксид натрия более известен как щелочь или каустическая сода, тогда как гидроксид калия известен как поташ.
NaOH или KOH, что сильнее?
KOH и NaOH являются полностью ионными сильными основаниями.
При эквивалентных концентрациях нет разницы в основной силе, когда они существуют в виде разбавленного раствора. В любом случае они полностью диссоциируют в воде и образуют одно и то же основание ОН-. ОН- есть ОН-. Следовательно, рН, например, 0,1 М раствора NaOH должен быть таким же, как и 0,1 М раствор КОН.
pH = 14- pOH
pOH = -log [OH-]
pOH = -log (0,1) = 1
pH = 14–1 = 13
NaOH по сравнению с KOH: что сильнее, коммерчески доступное твердое вещество или 45-50% жидкость?
Сильное основание — это основание, которое полностью диссоциирует в водном растворе, таком как NaOH и KOH.
Напротив, слабое основание лишь частично диссоциирует на свои ионы в воде. Аммиак — хороший пример слабого основания.
Вопрос в том, что сильнее? Ответ тот, который быстрее теряет ион –ОН в воде. В периодической таблице Na и K принадлежат к группе 1. Атомный номер Na равен 11, а атомный номер K равен 19.. K — более крупный атом, чем Na. В группе периодической таблицы увеличение размера элементов перевешивает увеличение заряда ядра. Электронная конфигурация Na равна 2,8,1, всего 11 электронов распределены по трем энергетическим подоболочкам. Электронная конфигурация K равна 2,8,8,1, всего 19 электронов распределены по четырем энергетическим подоболочкам. При этом оба имеют по одному электрону на внешней валентной оболочке. K имеет одну полную дополнительную энергетическую подоболочку из-за более высокого атомного номера 11 [Na] по сравнению с 19.[К]. Большее количество внутренних электронов в K вызывает большее отталкивание электронов [тот же заряд] к внешнему валентному электрону, что делает его менее притягивающимся к протонам в ядре, и, таким образом, внешний валентный электрон K легче выталкивается и выбрасывается.
Это делает K ионизируется легче, чем Na. Энергия ионизации Na составляет 495,8 кДж/моль, а K имеет 418,8 кДж/моль. Na требует больше энергии для ионизации. Следовательно, K более электроактивен, чем Na. Это заставляет KOH терять ион OH- легче, чем Na, и более сильное основание.
HCl или h3SO4: что сильнее? 35% HCl или 98% h3SO4?
И HCl, и h3SO4 являются сильными кислотами
Сила кислоты как молекулы определяется ее способностью терять протон, ион H+ в воде. В HCl энтальпия диссоциации связи составляет 427 кДж/моль, тогда как в h3SO4, где разрывается связь O-H, она составляет 467 кДж/моль. Более низкая энтальпия диссоциации связи H-Cl приводит к тому, что она легче теряет протон, чем h3SO4. Это делает молекулу HCl более прочной, чем h3SO4.
35% HCl или 98% h3SO4: что более вредно для безопасности человека
Когда речь идет о безопасности человека при использовании этих кислот, не имеет значения, какая из них имеет более низкую или более высокую прочность связи.