Qual è il pH della soluzione che risulta dalla miscelazione di 20,0 mL di 0,50 M HF (aq) e 50,0 mL di 0,20 M NaOH (aq) a 25 centigradi? (Ka di HF = 7,2 x 10 ^ -4)

Risposta:

Vedi sotto:

Avvertimento! RISPOSTA LUNGA!

Spiegazione:

Iniziamo trovando il numero di moli di # # NaOH mettere nella soluzione, utilizzando la formula di concentrazione:

# = C (n) / v #

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

# N #= numero di moli

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

50,0 ml = 0,05 dm ^ (3) = v #

# 0.2 volte 0.05 = n #

# n = 0,01 mol #

E per trovare il numero di moli di #HF#:

# = C (n) / v #

# 0.5 = (n) /0.02#

# N = 0,1 #

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

Formiamo 0,1 mol di # # NaF nella soluzione risultante di 70 ml dopo che la reazione è stata completata.

Adesso, # # NaF sarà dissociato nella soluzione e lo ione fluoruro, #F ^ (-) # agirà come una base debole nella soluzione (Torneremo su questo).

Quindi ora è un buon momento per impostare una tabella ICE per trovare la quantità di #OH ^ - # gli ioni si formano, ma prima dobbiamo conoscere la concentrazione del # # NaF, poiché le concentrazioni sono utilizzate nella tabella ICE.

# = C (n) / v #

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

#c circa 0,143 mol dm ^ -3 # di # # NaF (# = F ^ (-)) #

La reazione dello ione fluoruro e le conseguenti variazioni di concentrazione sono:

# "colore (bianco) (mmmmm) F ^ (-) (aq) + H_2O (l) -> HF (aq) + OH ^ (-) (aq) #

# "Iniziale:" colore (bianco) (mm) 0.143color (bianco) (mmm) -colore 0color (bianco) (mmmm) (bianca) (mmmmll) 0 #

# "Modifica:" colore (bianco) (IIM) -xcolor (bianco) (mmm) -colore (bianco) (mmm) + xcolor (bianco) (mmll) + x #

# "Eq:" colore (bianco) (mmm) 0,143-xcolor (bianco) (mii) -colore (bianco) (mmmm) xcolor (bianco) (mmmmll) x #

Il # # K_B espressione per lo ione fluoruro sarebbe:

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

Ma come facciamo a sapere il # # K_B per lo ione fluoruro, che abbiamo toccato prima?

Bene, dato che ci viene dato che la reazione avviene a 25 gradi Celsius si applica la seguente proprietà:

# (K_b) volte (K_a) = 1.0 volte 10 ^ -14 #

Per una coppia acido / base - e ci capita di avere la coppia di #HF# e #F ^ (-) #!

Quindi:

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

#K_b (F ^ (-)) circa 1,39 volte 10 ^ (- 11) #

Quindi ora possiamo creare un # # K_B espressione e risolvere per #X# trovare la concentrazione di #OH ^ (-) #, e quindi trovare il # # POH e quindi di conseguenza il # # PH.

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

# # K_B è piccolo, quindi la piccola approssimazione di x dà:

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

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

# = 1.4095 xx 10 ^ (- 6) circa 1.41 volte 10 ^ (- 6) #

Adesso:

# POH = -log OH ^ (-) #

# pOH = -log 1.41 volte 10 ^ (- 6) #

#pOH circa 5.85 #

E come siamo a 25 gradi questa proprietà si applica:

# PH + pOH = 14 #

Quindi, # PH = 14-5,85 #

#colore (blu) (pH = 8.15) #