12.02.2018

Calcularea pH-ului după reacția acid tare cu bază tare


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 . 
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.sol.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
                                                                                                   Răspuns: pH = 12,9894