Как рассчитать рН формиатного буферного раствора, который состоит из 50 мл муравьиной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л и 20 мл раствора формиата натрия с концентрацией 0,2 моль/л, если известна константа диссоциации кислоты (Ка = 1,79 × 10^-4)?

Химия Колледж Буферные растворы расчет рН формиатный буфер муравьиная кислота концентрация раствора константа диссоциации Новый

Для расчета рН формиатного буферного раствора мы будем использовать уравнение Хендерсона-Хассельбаха, которое выглядит следующим образом:

pH = pKa + log([A-]/[HA])

Где:

• pH - искомое значение рН раствора;
• pKa - отрицательный логарифм константы диссоциации кислоты;
• [A-] - концентрация сопряженного основания (формиата натрия);
• [HA] - концентрация кислоты (муравьиной кислоты).

Теперь давайте рассмотрим шаги, необходимые для расчета рН:

1. Вычисление pKa:

Сначала найдем pKa, используя заданную константу диссоциации (Ka).

pKa = -log(Ka)

pKa = -log(1,79 × 10^-4) ≈ 3,75

2. Вычисление концентраций компонентов:

Теперь нужно рассчитать концентрации муравьиной кислоты ([HA]) и формиата натрия ([A-]) в конечном объеме раствора.

Общий объем раствора:

V = 50 мл + 20 мл = 70 мл = 0,070 л

Концентрация муравьиной кислоты:

[HA] = (C_кислоты * V_кислоты) / V

[HA] = (0,1 моль/л * 0,050 л) / 0,070 л = 0,0714 моль/л

Концентрация формиата натрия:

[A-] = (C_формиата * V_формиата) / V

[A-] = (0,2 моль/л * 0,020 л) / 0,070 л = 0,0571 моль/л

3. Подстановка значений в уравнение:

Теперь подставим все найденные значения в уравнение Хендерсона-Хассельбаха:

pH = pKa + log([A-]/[HA])

pH = 3,75 + log(0,0571/0,0714)

Сначала найдем логарифм:

log(0,0571/0,0714) ≈ log(0,8) ≈ -0,0969

Теперь подставим это значение:

pH = 3,75 - 0,0969 ≈ 3,65

4. Ответ:

Таким образом, рН формиатного буферного раствора составляет примерно 3,65.