u_zadachi_1
.pdf
C |
|
= |
V1 CН 1 |
= |
20 0,1 |
= 0,02 = 210−2 |
− це концентрація NаОН в розчині. |
||
Н 2 |
|
|
|||||||
|
|
|
V2 |
100 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
[ ОН− ]2 |
= [ основи ]2 = 2·10-2. |
|
|
||||||
рОН2 = -lg [ ОН−]2 = - lg 2·10-2 = -lg 2 – lg 10-2 = 2 |
- 0,3 = 1,7. |
||||||||
рН = 14 |
– 1,7 = 12,3 |
|
|
||||||
4) Знаходимо зміну рН води: |
∆ рН = 12,3 – 7 |
= 5,3. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Відповідь: 5,3. |
|
В) Визначення рН після зливання розчинів кислот та лугів.
15). Визначити рН розчину, одержаного після змішування однакових об'ємів розчинів НСl із СН = 0,3 моль/л та JаOH із СН = 0,1 моль/л .
CH(НСl)= 0,3моль/л; |
|
1) Під час змішування розчинів кислота та |
|
||
СН(NаOH)= 0,1 моль/л; |
|
луг реагують за рівнянням: |
V(НСl) = V(NаOH); |
|
НСl + NаOH → NaСl + Н2О; |
рН = ? |
|
З рівняння видно, що кислота та луг |
|
|
реагують у співвідношенні 1 : 1. Так як |
|
|
кислоти було взято 0,3моль, а 0,1моль вступає в реакцію, то після реакції в розчині залишилося кислоти: 0,3 – 0,1 = 0,2моль. Оскільки об'єм суміші збільшився в 2 рази, то концентрація кислоти в розчині: 0,2 / 2 = 0,1 моль/л; 2) Знаходимо рН розчину, що утворився:
[ Н+ ] = [ кислоти ]= 0,1 = 10 ‾ 1. рН = - lg [ Н + ] = - lg 10 ‾1 =1.
Відповідь: рН = 1.
16) Визначити рН розчину, одержаного після змішування однакових об'ємів розчинів H2SO4 із СН = 0,2моль/л та JаOH із СН = 0,6 моль/л .
CH(H2SO4)= 0,2моль/л; |
|
1) Під час змішування розчинів кислота та |
||||
|
||||||
|
СН(NаOH)= 0,6 моль/л; |
|
|
луг реагують за рівнянням: |
||
|
V(H2SO4)= V(NаOH); |
|
|
H2SO4 +2 NаOH → Na2 SO4 +2 Н2О; |
||
|
рН = ? |
|
|
З рівняння видно, що кислота та луг |
||
|
|
|
|
реагують у співвідношенні 1 : 2. Так як |
||
кислоти було взято 0,2моль, то: |
||||||
|
|
|||||
|
1моль H2SO4 |
|
‒ |
2моль NаOH |
Х = 0,4моль NаOH. |
|
|
0,2моль H2SO4 |
|
‒ |
Хмоль NаOH |
|
|
Тобто 0,4моль NаOH вступає в реакцію.
За умовою задачі дано 0,6моль NaOH, значить після реакції залишилося 0,6 – 0,4 = 0,2моль NаOH. Оскільки об'єм суміші збільшився в 2 рази, то концентрація NаOH в розчині: 0,2 / 2 = 0,1 моль/л;
2) Знаходимо [ОН‾], рОН та рН розчину, що утворився:
[ ОН‾ ] = [ основи ] = 0,1 = 10 ‾ 1. |
|
рОН = - lg [ ОН‾ ] = - lg 10 ‾1 =1. |
|
рН = 14 – рОН = 14 – 1 =13. |
Відповідь: рН = 13. |
31
Р.Обчислення [ Н+] за заданої величини рН та рОН.
17)Обчислити [ Н+] в крові, якщо рН = 7,36 .
рН = 7,36; |
|
[ Н +] = ant lg рН = ant lg 7,36 = ant lg8 – ant lg 0,64 = |
|
||
|
|
= 4,36 10–8 моль / л |
[ Н+ ] = ? |
|
Відповідь: 4,36 10-8 моль / л |
|
|
|
18) Обчислити [ Н+] розчину, якщо рОН = 4,29 .
рОН = 4,29; 1) Знаходимо рН:
рН = 14 – рОН = 14 – 4,29 = 9,71;
[ Н+ ] = ? [ Н +] = ant lgрН = ant lg 9,71 = ant lg10 – ant lg 0,29 = = 1,95 10‾10 моль/л.
Відповідь: 1,95 10‾10моль/л.
Задачі для самостійного розв`язання
1. |
Обчислити рН розчину НСI із масовою часткою 2% . |
(відповідь: 0,26) |
||
2. |
Обчислити рН розчину NН4ОН із СН = 0,3 моль / л (Кд=1,810‾5 ) |
|
||
|
|
|
(відповідь: 11,37) |
|
3. |
Як зміниться рН розчину НNO3 із С Н =0,3 моль/л, якщо до 20мл розчину |
|||
|
її долити 80 мл води? |
|
(відповідь: 0,7) |
|
4. |
Як зміниться рН розчину, отриманого після змішування однакових |
|
||
|
об'ємів розчинів Н2SO4 із СН = 0,8 моль/л |
та NаОН |
із СН = 0,2 моль/л? |
|
|
|
|
(відповідь: |
0,46) |
5. |
Обчислити рН 4%-го розчину КОН. |
|
(відповідь: 13.75) |
|
6. |
Як зміниться рН води, якщо до 50мл її додати 20 мл 0,1Н розчину NаОН. |
|||
|
|
|
(відповідь: |
5,45) |
7. |
Обчислити [ Н +], якщо рОН розчину 3,58. |
|
(відповідь:3,8·10‾7). |
|
8. |
Концентрація протонів в сечі становить 3,16•10¯6 моль/л. Чому |
|
||
|
дорівнює рОН? |
|
(відповідь: 6,8) |
|
9. |
Концентрація іонів гідроксилу артеріальної крові становить |
|
||
|
2,5•10¯7моль/л. Чому допівнює концентрація протонів? |
|
||
|
|
(відповідь: 4•10¯6 моль/л) |
||
10. До 90мл води долили 1мл 0,1н розчину NaOH. Як зміниться рН води? |
||||
|
|
(відповідь: від 7 до 11) |
||
11. рН секрету підшлункової залози становить 8,5. Чому дорівнює |
|
|||
концентрація протонів? |
(відповідь: 3,16•10¯9моль/л) |
|||
|
Задачі підвищеної складності |
|
|
|
|
1. Скільки грамів NaOH треба розчинити в 1л води, для отримання |
|
||
|
розчину із рН 11,12 за 370С? |
|
(відповідь:0,13г) |
|
|
32 |
|
|
|
2. |
Обчислити рН розчину, в 1л якого міститься 0,51мг іонів ОН¯. |
|
|
|
(відповідь: 9,48) |
3. |
В скільки разів концентрація протонів в крові більша за концентрацію |
|
|
протонів у спинномозковій рідині, рН якої 7,53? |
(відповідь: 1,5) |
4.рН венозної крові 7,33, а рН артеріальної – 7,36. Обчислити число протонів у 100мл першої та другої крові.
(відповідь: 2,83•1015; 2,65•1015)
БУФЕРНІ СИСТЕМИ
Буферними називають системи, які достатньо стійко зберігають величину рН під час додавання невеликої кількості сильної кислоти або лугу, а також під час розведення(або концентрування).
Існує два типи буферних систем:
а) кислотні ‒ складаються із слабкої кислоти та її солі, утвореної
сильною основою. Наприклад, ацетатний буфер: СН3СООН + СН3COONa. б) оснóвні ‒ складаються із слабкої основи та її солі, утвореної
сильною кислотою. Наприклад, аміачний буфер: NH4OH + NH4Cl.
Основні рівняння буферних систем
кислотний тип |
|
|
оснóвний тип |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[H + ]= К |
|
[кислоти] |
; |
|
[ОН − ]= К |
|
[основи]. |
|
|
Д |
[солі] |
|
|
|
Д |
[солі] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рівняння Гендерсона – Гассельбаха |
|
|||
кислотний тип |
|
оснóвний тип |
||||
|
|
|
|
|
|
|
рН = рК Д |
− lg |
[кислоити] |
|
рОН = рК Д − lg |
[основи] |
|
|
|
[солі] |
|
|
[солі] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
де рКД = ‒ lgКД.
Буферна ємкість – це число моль еквівалентів сильної кислоти або сильної основи, яку потрібно додати до 1л буферної системи, щоб змістити рН на 1.
Буферну ємкість визначають титруванням.
33
|
|
Формули обчислення буферної ємкості: |
||||
за кислотою |
за лугом |
|||||
Bк = |
C |
; |
ВЛ |
= |
С |
|
|
|
|||||
pHo - pH1 |
рН1 − рН0 |
|||||
|
|
|
|
|||
рН1 = 4,4 |
|
|
рН1 = 8,2 |
|||
Приклади розв`язання задач
А.Обчислення рН буферних систем
1)Обчислити рН ацетатного буферу, що складається із 50мл 0,1Н
розчину СН3СООН та 40мл 0,15Н розчину СН3COOJa (КД(СН3СООН)= 1,8· 10 -5).
|
50мл 0,1Н СН3СООН; |
|
1) |
Для знаходження рН буферних систем |
||||
|
||||||||
|
40мл 0,15Н СН3СООNa; |
|
|
|
раціональніше спочатку знайти |
|||
|
КД(СН3СООН)= 1,8 · 10 -5; |
|
|
концентрацію Н+ за основним |
||||
|
|
|
|
|
рівнянням буферних систем кислотного |
|||
|
рН - ? |
|
|
|
типу |
|
|
|
|
[H + ]= К |
|
|
[кислоти]; |
[Н+ ] =1,8•10−5 |
50 • 0,1 |
= 1,13•10−5 ; |
|
|
|
|||||||
|
|
Д |
|
[солі] |
|
40 • 0,15 |
||
2) рН = ‒ lg [Н+] = ‒ lg 1,13·10 |
-5 = ‒ lg 1,13 ‒ lg 10 -5 = 5 ‒ 0,053 = 4,947. |
|||||||
Відповідь: рН = 4,947.
3) Обчислити рН аміачного буферу, що складається із 60мл 0,1Н розчину JH4Cl та 30мл 0,2Н розчину JH4OH
(КД(JH4OH)= 1,8 · 10 -5).
60мл 0,1Н NH4Cl; |
1) Для знаходження рН буферної системи |
||||
30мл 0,2Н NH4OH; |
оснóвного типу, спочатку потрібно знайти рОН. |
||||
КД(NH4OH)= 1,8 · 10 -5 |
Для знаходження рОН раціональніше спочатку |
||||
|
знайти концентрацію ОН‾ за основним |
||||
рН = ? |
|||||
|
рівнянням буферних систем оснóвного типу: |
||||
|
[ОН − ]= К |
|
[основи]. = 1,8•10-5 |
30 • 0,2 |
= 1,8•10−5 ; |
|
|
|
|||
|
|
Д |
[солі] |
60 • 0,1 |
|
рОН = ‒ lg 1,8 ·10 -5 = ‒lg 1,8 ‒ lg 10‾ 5 = 5 – 0,25 = 4,75; |
|||||
рН = 14 ‒ рОН = 14 – 4,75 = 9,25. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Відповідь: |
рН = 9,25. |
|
34
Б.Обчислення співвідношення компонентів буферних систем
4)Обчислити співвідношення компонентів фосфатного буферу із рН = 6,3, якщо концентрації компонентів 0,1моль/л
(КД(КН2РО4)= 1,6· 10 -7 ).
рН = 6,3; |
1) Для обчислення співвідношення |
|||
КД(КН2РО4)= 1,6 · 10 -7; |
компонентів краще використовувати |
|||
СН = 0,1моль/л; |
рівняння Гендерсона - Гассельбаха для |
|||
|
|
|
|
буферних систем кислотного типу: |
|
|
|
|
|
|
V (TaH2 PO4 ) |
= ? |
|
рН = рК Д − lg [кислоити] = |
|
||||
|
V (Ta2 HPO4 ) |
[солі] |
||
рКД(КН2РО4) = ‒ lg 1,6· 10 -7 = ‒ lg 1,6 ‒ lg 10 -7 = 7 – 0,2 = 6,8;
8) Підставляємо дані в рівняння Гендерсона – Гассельбаха та знаходимо
співвідношення: |
|
|
|
||
6,3 = 6,8 ‒ lg |
V (TaH2 PO4 ) |
; |
lg |
V (TaH2 PO4 ) |
= 6,8 – 6,3 = 0,5; |
|
|
||||
|
V (Ta2 HPO4 ) |
|
V (Ta2 HPO4 ) |
||
V (TaH2 PO4 ) = ant lg 0,5 = 3.
V (Ta2 HPO4 )
Відповідь: |
|
|
V (TaH2 PO4 ) |
= 3. |
|
|
|
||||
|
|
|
V (Ta2 HPO4 ) |
||
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
4) Обчислити співвідношення компонентів аміачного буферу із рН = 8,6, якщо концентрації компонентів 0,1моль/л (КД(JH4OH)) = 1,8· 10 -5 ).
рН = 8,6 |
|
1) Для обчислення співвідношення |
||||
КД(NH4OH)= 1,8 · 10 -5 ). |
|
компонентів краще використовувати |
||||
СН = 0,1моль/л |
|
рівняння ГендерсонаГассельбаха |
||||
|
|
|
|
для буферних систем оснóвного типу: |
||
V (TH4OH) |
|
|
[основи] |
. |
||
|
|
= ? |
|
рОН = рК Д − lg |
[солі] |
|
|
||||||
|
|
|
||||
|
V (TH4Cl) |
|
|
|
||
2) Знаходимо рОН за умовою задачі: рОН = 14 – рН = 14 – 8,6 = 5,4;
3) Знаходимо величину рКД:
рКД(NH4OH)= ‒ lg 1,8 · 10 -5 = ‒ lg 1,8 ‒ lg 10-5 = 5 – 0,25 = 4,75;
9) Підставляємо дані в рівняння Гендерсона – Гассельбаха і знаходимо співвідношення компонентів:
35
5,4 = 4,75 – lg |
V (TH |
4OH) |
; |
lg |
V (TH4OH) |
= 4,75 – 5,4 = – 0,65; |
|
V (TH4Cl) |
V (TH4Cl) |
||||||
|
|
|
|
||||
Під знаком lg міняємо чисельник та знаменник, щоб логарифм мав додатнє значення:
lg |
V (TH |
4Cl) |
= 0,65; |
|
V (TH4Cl) |
= ant lg 0,65 = 4,5. |
||||
V (TH4OH) |
V (TH4OH) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Відповідь: |
V (TH |
4Cl) |
= 4,5. |
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
V (TH4OH)
В. Обчислення зміни рН (W рН) буферної системи після додавання сильної кислоти або лугу
5) Як зміниться рН ацетатного буферу, що складається із 50мл 0,1Н розчину СН3COOJa та 80мл 0,1Н розчину СН3СООН (КД(СН3СООН)= 1,8 · 10 -5) після додавання до нього 10мл 0,1Н розчину JаOH.
|
80мл 0,1Н СН3СООН; |
1) Коли додаємо луг, то рН повинен |
|
50мл 0,15Н СН3COONa; |
зрушитися в лужну сторону, тобто |
|
КД(СН3СООН)= 1,8 · 10 -5; |
збільшитися, тому ∆ рН = рН2 – рН1, |
|
10мл 0,1Н NаOH; |
де рН2 – це рН розчину після |
|
|
додавання лугу, |
|
|
|
|
∆ рН = ? |
а рН1 – до додавання лугу, тобто |
це рН початкового буферного розчину. 2) Для знаходження рН буферних систем раціональніше спочатку знайти
концентрацію Н+ за основним рівнянням буферних систем кислотного типу:
[Н + ] |
= К |
[кислоти] |
= 1,8•10−5 |
80 |
• 0,1 |
= 2,8•10−5 ; |
Д [солі] |
|
|
||||
1 |
|
50 |
• 0,1 |
|||
рН1 = ‒ lg [Н+]1 = ‒ lg 2,8· 10 -5 = ‒ lg 2,8 ‒ lg 10 -5 = 5 - 0,45 = 4,55.
3) Луг, який додається до буферної системи, реагує із кислотою за рівнянням: СН3СООН + NаOH → СН3COONa + Н2О.
Таким чином, концентрація кислоти зменшується, а концентрація солі збільшується на кількість доданого лугу, тобто на 10 · 0,1.
4) Виходячи із цього знаходимо [Н]2, а потім рН2 :
[H + ] = К |
[кислоти]− [лугу] = 1,8•10−5 |
80 • 0,1−10 • 0,1 |
= 2,1•10−5 ; |
|
|||
2 |
Д [солі]+ [лугу] |
50 • 0,1+10 • 0,1 |
|
рН2 = ‒ lg [Н+]2 = ‒ lg 2,1· 10 -5 = ‒ lg 2,1 ‒ lg 10 -5 = 5 - 0,32 = 4,68. |
|||
5) Знаходимо ∆ рН: |
|
|
|
|
∆ рН = 4,68 – 4,55 = 0,13. |
Відповідь: ∆ рН = 0,13. |
|
6)Як зміниться рН аміачного буферу, що складається із 30мл 0,15Н розчину JН4ОН (КД(JН4ОН)= 1,8 · 10 -5) та 40мл 0,1Н розчину
JH4JO3 після додавання до нього 5мл 0,1Н розчину HJO3?
36
30мл 0,15Н NН4ОН; |
1)Так як додаємо кислоту, то рН повинен |
|
40мл 0,1Н NH4NO3 ; |
|
зрушитися в кислу сторону, тобто |
КД(NН4ОН)= 1,8 · 10 -5; |
|
зменшитися , від початкової величини, |
5мл 0,1Н HNO3; |
|
тому ∆ рН = рН1 – рН2 |
|
|
|
∆ рН = ? |
|
де рН2 – це рН розчину після |
додавання кислоти, а рН1 – до додавання кислоти, тобто це рН початкового буферного розчину.
3)Для знаходження рН буферної системи раціональніше спочатку знайти концентрацію ОН‾ за основним рівнянням буферних систем основного типу:
[OH − ]1 = К |
[основи] |
= 1,8•10 |
−5 30 • 0,15 |
= 2,02 •10 |
−5 |
; |
|
Д [солі] |
|
40 • 0,1 |
|
||||
рОН1 = ‒ lg [ОН‾]1 = ‒ lg 2,02· 10 -5 = ‒ lg 2,02 ‒ lg 10 -5 = 5 - 0,3 = 4,7 рН1 = 14 – рОН = 14 – 4,7 – 9,3.
3) |
Кислота, яка додається до буферної системи, реагує із основою |
||
|
за рівнянням: НNO3 + NН4ОН → NH4NO3 |
+ Н2О. |
|
|
Таким чином, концентрація основи зменшується, а концентрація |
||
солі збільшується на кількість доданої кислоти, тобто на 5· 0,1. |
|||
4) |
Виходячи із цього знаходимо [ОН‾]2, а потім рОН2 та рН2 : |
||
|
[OH − ]2 = К Д [основи]− [кислоти] = 1,8•10−5 |
30 • 0,15 − 5• 0,1 |
= 1,6 •10−5 ; |
|
|
||
|
[солі]+ [кислоти] |
40 • 0,1+ 5• 0,1 |
|
рОН2 = ‒ lg [ОН‾]2 = ‒ lg 1,6· 10 -5 = ‒ lg 1,6 ‒ lg 10 -5 = 5 - 2 = 4,8; рН2 = 14 – 4,8 = 9,2;
5)Знаходимо ∆ рН:
∆рН = 9,3– 9,2 = 0,1.
Відповідь: ∆ рН = 0,1.
Г.Обчислення буферній ємкості
7)Обчислити буферну ємкість гідрокарбонатного буферу, який складається із 70мл 0,1Н розчину Н2СО3 (КД = 3,3 · 10 -7) та 50мл 0,1Н розчину JaHCO3, якщо на титрування 5мл цього буферу пішло 4,8мл 0,1Н розчину JаOH.
70мл 0,1Н Н2СО3; |
|
1) Буферну ємкість за лугом обчислюють за |
||||
|
||||||
50мл 0,1Н NaHCO3; |
|
формулою: |
|
|||
КД = 3,3 · 10 -7 ; |
|
|
|
|
||
Vбуф.сист. = 5мл; |
|
ВЛ = |
С |
. |
||
|
|
|||||
рН1 − рН0 |
||||||
|
|
|
|
|
||
4,8мл 0,1Н NаOH; |
|
2) Обчислюємо рН0: |
|
|||
|
|
|
рН0 = ‒ lg [Н+]0; |
|
||
|
|
|
|
|||
37
В |
|
= ? |
[Н + ] |
= К |
[кислоти] |
= 3,3•10−7 |
70 |
• 0,1 |
= 4,62 •10−7 ; |
Л |
Д [солі] |
|
|
||||||
|
|
0 |
|
50 |
• 0,1 |
||||
рН0 = ‒ lg [Н+]0 = ‒ lg 4,62· 10 -7 = ‒ lg 4,62 ‒ lg 10 -7 = 7 - 0,66 = 6,34;
3)рН1 = 8,2, оскільки титрування лугом закінчують, коли з`являється малинове забарвлення;
4)Буферна ємкість розраховується на 1л буферної системи, тому
знаходимо, скільки пішло б лугу на титрування 1л або 1000мл |
|
|||||||||
буферної системи: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
на 5мл буферної системи |
‒ |
4,8мл NаOH |
|
|||||||
на 1000мл |
« |
|
‒ |
|
Хмл |
|
Х = 960мл; |
|
||
5) Обчислимо кількість моль еквівалентів лугу, яке пішло б на |
|
|||||||||
титрування 1л буферної системи: |
|
|
|
|
||||||
у 1000мл NаOH |
‒ 0,1моль NаOH |
|
|
|
|
|||||
у 960мл NаOH |
‒ |
Х |
|
|
|
Х = 0,096 моль екв. |
|
|||
6) Обчислюємо буферну ємкість: |
|
|
|
|
|
|
||||
ВЛ |
= |
|
0,096 |
= 0,05 |
|
моль |
екв. |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
8,2 − 6,34 |
|
од. рН |
|
|||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
Відповідь: буферна ємкість за лугом 0,05 |
моль |
екв. |
|||||
|
|
|
од. |
рН |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
8) Обчислити буферну ємкість фосфатного буферу, який складається із 100мл 0,1Н розчину Ja2HPO4 та 80мл 0,1Н розчину JaH2РО4 (КД = 1,6 · 10 -7), якщо на титрування 10мл цього буферу пішло 7,8мл 0,1Н розчину HCl.
100мл 0,1Н Na2HPO4 ; |
1) Буферну ємкість за кислотою обчислюють |
||||||||||
80мл 0,1Н NaH2РО4; |
|
|
за формулою: |
|
|
|
|||||
|
КД = 1,6 · 10 -7 ; |
|
|
|
|
Bк = |
|
C |
; |
|
|
|
|
|
|
pHo - pH1 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Vбуф.сист. = 10мл; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7,8мл 0,1Н HCl; |
|
|
|
2) Обчислюємо рН0: |
|||||||
|
ВК -? |
|
|
|
|
|
рН0 = ‒ lg [Н+]0; |
||||
|
[Н |
+ ] |
|
= К |
|
[кислоти] |
= 1,6 •10−7 |
80 • 0,1 |
= 1,28•10−7 |
||
|
[солі] |
|
|||||||||
|
|
0 |
|
Д |
|
100 • 0,1 |
|||||
рН0 = ‒ lg [Н+]0 = ‒ lg 1,28 · 10 -7 = ‒ lg 1,28 ‒ lg 10 -7 = 7 - 0,107 = 6,89; 4) рН1 = 4,4, оскільки титрування кислотою закінчують, коли змінюється
жовте забарвлення на рожеве; 4) Буферна ємкість розраховується на 1л буферної системи, тому
знаходимо, скільки пішло б кислоти на титрування 1л або 1000мл буферної системи:
на 10мл буферної системи |
‒ |
7,8мл HCl |
|
|
на 1000мл |
« |
‒ |
Хмл |
Х = 780мл; |
5) Обчислимо кількість моль еквівалентів кислоти, яке пішло б на титрування 1л буферної системи:
38
у 1000мл HCl |
‒ |
0,1моль HCl |
|
|||||
у 780мл HCl |
‒ |
|
Х |
|
Х = 0,078 моль екв. |
|
||
6) Обчислюємо буферну ємкість: |
|
|||||||
BК = |
0,078 |
.= 0,03 |
моль |
екв. |
. |
|
|
|
6,89 − 4,4 |
од. |
|
|
|||||
|
|
|
рН |
|
||||
|
Відповідь: буферна ємкість за кислотою: 0,03. |
моль |
екв. |
|||||
|
од. |
рН |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
9) Обчислитибуферну ємкість аміачного буферу, який складається із 40мл 0,1Н розчину JН4ОН (КД = 1,8 · 10-5) та 30мл 0,2Н розчину JН4Cl, якщо на титрування 7мл його витрачається 5,5 мл 0,1Н розчину HCl.
40мл 0,1Н NН4ОН; |
1) Буферну ємкість за кислотою обчислюють |
|||||||||
30мл 0,2Н NН4Cl; |
|
за формулою: |
|
|
|
|
||||
(КД = 1,8 · 10-5); |
|
|
|
|
Bк = |
|
C |
; |
|
|
|
|
|
|
pHo - pH1 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
V(буф.сист.) =7мл; |
|
2) Щоб знайти рН0 буферної системи оснóвного |
||||||||
5,5 мл 0,1Н HCl; |
|
типу, спочатку потрібно знайти рОН0. Для |
||||||||
|
|
знаходження рОН0 раціональніше спочатку |
||||||||
|
|
знайти [ОН‾]0 за основним |
||||||||
ВК = ? |
|
рівнянням буферних систем оснóвного типу: |
||||||||
|
||||||||||
|
|
[ОН − ] |
= К |
|
[основи] |
= 1,8•10-5 |
40 • 0,1 |
= 1,2 •10−5 ; |
||
|
|
[солі] |
|
|||||||
|
0 |
|
Д |
|
|
30 • 0,2 |
||||
рОН0 = ‒ lg 1,2 · 10 -5 = ‒ lg 1,2 ‒ lg 10 -5 = 5 – 0,08 = 4,92; рН0 = 14 ‒ рОН0 = 14 – 4,92 = 9,08.
3)рН1 = 4,4, оскільки титрування кислотою закінчують, коли змінюється жовте забарвлення на рожеве;
4)Буферна ємкість розраховується на 1л буферної системи, тому знаходимо, скільки пішло б кислоти на титрування 1л або 1000мл
буферної системи: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
на 7мл буферної системи |
‒ |
5,5мл HCl |
|
||||||||
на 1000мл |
« |
|
|
‒ |
Хмл |
Х = 785,7мл; |
|
||||
5) Обчислюємо кількість моль еквівалентів кислоти, яке пішло б |
|
||||||||||
на титрування 1л буферної системи: |
|
|
|
||||||||
у 1000мл HCl ‒ |
|
0,1моль HCl |
|
|
|
|
|||||
у 785,7мл HCl |
‒ |
|
Х |
|
|
|
Х = 0,07857 моль екв. |
|
|||
6) Обчислюємо буферну ємкість: |
|
|
|
|
|||||||
BК = |
0,07857 |
.= 0,017 |
моль |
екв. |
. |
|
|
|
|||
|
од. |
|
|
|
|
||||||
|
9,08 − 4,4 |
|
|
рН |
|
|
|
|
|||
|
Відповідь: буферна ємкість за кислотою: 0,017 |
моль |
екв. |
||||||||
|
од. |
рН |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
10) Обчислити буферну ємкість сироватки крові за кислотою, якщо на титрування 5мл її пішло 7,5мл 0,1Н розчину HCl.
39
V(СИРОВАТКИ)= 5мл; |
1) Буферну ємкість за кислотою обчислюють |
|||
7,5мл 0,1Н HCl; |
за формулою: |
|
|
|
|
|
Bк = |
C |
; |
|
|
|
||
|
|
pHo - pH1 |
||
|
|
|
|
|
|
ВК = ? |
2) рН0 – це рН сироватки крові = 7,36; |
||
рН1 – це рН розчину після закінчення титрування, тобто 4.4, оскільки в сироватці забарвлення метилоранжу жовте, а під час титрування кислотою міняє забарвлення на рожеве за рН = 4,4.
3) Буферна ємкість розраховується на 1л буферної системи, тому знаходимо, скільки пішло б кислоти на титрування 1л або 1000мл
буферної системи, тобто сироватки: |
|
|
|
|
|||||||
на 5мл сироваткм крові |
‒ |
7,5мл HCl |
|
|
|
|
|||||
на 1000мл |
« |
|
|
‒ |
Хмл |
Х = 1500мл; |
|
|
|||
5) Обчислюємо кількість моль еквівалентів кислоти, яке пішло б |
|
|
|||||||||
на титрування 1л сироватки крові: |
|
|
|
|
|||||||
у 1000мл HCl |
‒ |
0,1моль HCl |
|
|
|
|
|||||
у 1500мл HCl |
‒ |
|
Х |
|
Х = 0,15 моль екв.. |
|
|
||||
6) Обчислюємо буферну ємкість: |
|
|
|
|
|
||||||
BК = |
0,15 |
.= 0,05 |
моль |
екв. |
. |
|
|
|
|
||
|
од. |
|
|
|
|
|
|||||
|
7,36 − 4,4 |
|
|
рН |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Відповідь: буферна ємкість по кислоті 0,05 |
моль екв. |
|
||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
од. |
рН |
|
|
Задачі для самостійного вирішення |
|
|
|
|
||||||
1) Обчислити рН фосфатного буферу, який складається із 60мл 0,1Н |
|
|
|||||||||
розчину однозаміщеної солі і 40мл 0,1Н розчину двозаміщеної |
|
|
|||||||||
солі (КД = 1,6 · 10-7). |
|
|
|
|
(відповідь: |
6,62) |
|
||||
2) Обчислити рН аміачного буферу, який складається із 70мл 0,15Н |
|
|
|||||||||
розчину NH4NO3 та 50мл 0,1Н розчину NН4ОН (КД = 1,8 · 10-5). |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(відповідь: |
8,93) |
|
|
3) Обчислити співвідношення компонентів ацетатного буферу із рН = 5,7 якщо концентрації компонентів 0,1моль/л (КД(СН3СООН)= 1,8 · 10 -5 ).
(відповідь: V(солі)/ V(кислоти) = 9).
4)Обчислити співвідношення компонентів аміачного буферу із рН = 9,3, якщо концентрація основи та солі 0,2моль/л (КД(NН4ОН)= 1,8 · 10 -5 ).
(відповідь: V(основи) / V(солі) = 1,1.) 5) Як зміниться рН цитратного буферу, який складається із 50мл 0,1Н
розчину лимонної кислоти (КД(кислоти) = 1,2 · 10 -3 ) та 60мл 0,1Н розчину калій цитрату, в результаті додавання 15мл 0,1Н розчину HCl.
(відповідь: ∆рН = 0,24)
6)Як зміниться рН боратного буферу, який складається із 90мл 0,2Н розчину Н3ВО3 (КД(Н3ВО3) = 6 · 10 -10 ) та 60мл 0,15Н розчину Na2В4О7
40