Calcularea
pH-ului unei soluții după amestecarea AT cu BT
Calculați pH-ul soluției obținute la amestecarea a 1 litru soluție HCl de
4% (ρsol.=1,02 g/cm3) cu 1 litru soluție NaOH 5% (ρsol.=1,054
g/cm3). Densitatea soluției finale este de 1,019 g/cm3.
Se dă:
Vsol.(HCl) =
1 L=1000 cm3
ω(HCl) = 4% =0,04
ρsol.(HCl) =
1,02 g/cm3
Vsol.(NaOH)
= 1 L =1000 cm3
ω(NaOH)=5%=0,05
ρsol.(NaOH)
= 1,054 g/cm3
ρsol.fin. = 1,019 g/cm3
|
Rezolvare:
Pentru a calcula pH-ul unei soluții utilizăm
formula: pH = ─ lg[H+],
unde prin [H+] se notează
concentrația molară a ionilor de hidrogen.
La amestecarea soluțiilor de HCl și NaOH are loc
reacția:
HCl+NaOH=NaCl+H2O.
În soluție are loc reacția ionică:
H+ + OH─= H2O
Astfel, pentru determinarea pH-ul soluției
finale trebuie să calculăm concentrația ionilor H+.
|
pH = ?
|
1. Calculăm msol.(HCl)= ρsol.·Vsol.= 1,02 g/cm3·1000
cm3=1020 g
2. Calculăm m(HCl)= ω.·msol.= 0,04·1020 g= 40,8
g
3.
Calculăm cantitatea de HCl dizolvată: υ(HCl) = m:M = 40,8 g: 36,4609 g/mol = 1,1190 mol
4. Din
ecuația de disociere a lui HCl:
HCl → H++ Cl─
1 mol 1 mol
se observă că υ(HCl) = υ(H+)=1,1190 mol, deoarece
raportul molar în ecuație este 1:1.
5. Calculăm msol.(NaOH)= ρsol.·Vsol.= 1,054 g/cm3·1000
cm3=1054 g
6. Calculăm m(HCl)= ω.·msol.= 0,05·1054 g= 52,7000
g
7.
Calculăm cantitatea de NaOH dizolvată: υ(NaOH=m:M = 52,7000 g: 39,9959 g/mol= =1,3176 mol
8. Din
ecuația de disociere a lui NaOH:
NaOH → Na++ OH─
1 mol
1
mol
se observă că υ(NaOH) = υ(OH─)=1,3176
mol, deoarece raportul molar în ecuație este 1:1.
9.
Determinăm ionii în exces, conform ecuației:
H+
+ OH─= H2O
Deoarece raportul molar în ecuație este 1:1 , se observă că υ(H+)< υ(OH─); 1,1190 mol<1,3176 mol.
După reacție, în soluție există exces de ioni OH─ .
După reacție, în soluție există exces de ioni OH─ .
10.
Calculăm cantitatea de ioni în soluția finală
(excesul) :
υ(OH─)reacționat=
υ(H+)=1,1190 mol, deoarece raportul molar în ecuație este 1:1.
υ(OH─)exces=
υ(OH─)inițial–υ(OH─)reacționat=1,3176
mol–1,1190 mol=0,1986 mol
11.
Calculăm masa soluției finale:
msol.fin. = msol.(HCl)+ msol.(NaOH)=1020 g+1054 g = 2074 g
12.
Calculăm volumul soluției finale:
Vsol.fin.= msol.fin.:ρsol.fin.=2074
g: 1,019 g/cm3=2035,33 cm3= 2,0353 L
13.
Calculăm concentrația de ioni hidroxil în soluția finală:
CM(OH─) =υ(OH─)exces: Vsol.fin. = 0,1986 mol: 2,0353L=9,7578·10─2 mol/L.
Deoarece valoarea concentrației ionilor OH─ >>10─7 mol/L, vom neglija ionii OH─ formați din disocierea apei.
14.
Calculăm [H+] utilizând relația [H+]·[OH─]
= 10─14
[H+]=10─14:[OH─] =10─14:9,7578· 10─2 = 1,0248· 10─13 mol/L
15.
Calculăm
pH-ul soluției:
pH = ─ lg[H+] = ─lg1,0248·
10─13= ─ lg1,0248 ─ lg10─13= ─0,0106 +13 = 12,9894