Давайте разберем каждый из вопросов по порядку.
- Определение pH ацетатного буфера:
- Для расчета pH буферного раствора используем уравнение Хендерсона-Хассельбальха:
- pH = pKa + log([Salt]/[Acid])
- Где pKa - это отрицательный логарифм константы диссоциации уксусной кислоты: pKa = -log(1,75∙10^-5) ≈ 4,76.
- [Salt] - концентрация соли (ацетата натрия): 0.6 моль/л.
- [Acid] - концентрация кислоты (уксусной кислоты): 0.9 моль/л.
- Подставим значения в уравнение:
- pH = 4,76 + log(0.6/0.9)
- pH = 4,76 + log(0.6667)
- pH ≈ 4,76 - 0.176
- pH ≈ 4,584
- Таким образом, pH ацетатного буфера будет примерно 4,584.
- Определение общей и активной щелочности раствора гидроксида бария:
- Для начала определим концентрацию гидроксида бария, используя данные о нейтрализации.
- Уравнение реакции: Ba(OH)2 + 2HCl → BaCl2 + 2H2O
- На нейтрализацию 15 мл Ba(OH)2 было израсходовано 7,5 мл 0,2 М HCl.
- Количество моль HCl: 0.2 моль/л * 0.0075 л = 0.0015 моль.
- Поскольку на каждую молекулу Ba(OH)2 требуется 2 молекулы HCl, количество моль Ba(OH)2 = 0.0015 / 2 = 0.00075 моль.
- Концентрация Ba(OH)2: 0.00075 моль / 0.015 л = 0.05 моль/л.
- Общая щелочность раствора определяется концентрацией Ba(OH)2, которая равна 0.05 моль/л.
- Активная щелочность также равна общей, так как Ba(OH)2 полностью диссоциирует в растворе.
- Расчет количества уксусной кислоты для получения раствора с pH=4:
- Опять используем уравнение Хендерсона-Хассельбальха:
- pH = pKa + log([Salt]/[Acid])
- Заданный pH = 4, pKa = 4,76, [Salt] = 0.1 моль/л.
- Подставим значения в уравнение и решим относительно [Acid]:
- 4 = 4,76 + log(0.1/[Acid])
- log(0.1/[Acid]) = 4 - 4,76 = -0.76
- 0.1/[Acid] = 10^(-0.76)
- 0.1/[Acid] ≈ 0.1738
- [Acid] ≈ 0.1 / 0.1738 ≈ 0.575 моль/л.
- Теперь рассчитаем, сколько мл 0.2 н раствора уксусной кислоты нужно добавить:
- Количество моль уксусной кислоты в 40 мл раствора: 0.575 моль/л * 0.04 л = 0.023 моль.
- Поскольку концентрация уксусной кислоты 0.2 н, то объем раствора: 0.023 моль / 0.2 моль/л = 0.115 л = 115 мл.
- Таким образом, необходимо добавить 115 мл 0.2 н раствора уксусной кислоты.