Буферная емкость раствора

Рассчитайте буферную емкость раствора, содержащего по 1 моль  муравьиной кислоты (KД (HCOOH) = 1,77 ⋅ 10-4) и формиата натрия (HCOONa) в 1 литре раствора, по отношению к соляной кислоте (HCl) и гидроксида натрия (NaOH).

Решение задачи

Буферная емкость раствора характеризует способность буферного раствора поддерживать постоянное значение pH при добавлении кислоты или щелочи.

Буферную емкость раствора выражают количеством кислоты или щелочи, которое необходимо добавить к 1 л буферного раствора, чтобы понизить или повысить pH раствора на единицу.  Добавление к буферному раствору кислоты понижает, а добавление щелочи увеличивает pH раствора.

Буферная емкость раствора тем больше, чем выше концентрация компонентов:

 формула нахождения концентрации ионов водорода

В данном случае получаем:

С H+ = 1,77 ⋅ 10-4⋅ 1 /1 = 1,77 ⋅ 10-4 (моль/л).

Вычислим водородный показатель буферного раствора по формуле:

формула водородный показатель

Водородный показатель (pH) раствора численно равен отрицательному десятичному логарифму концентрации ионов водорода в этом растворе.

Получаем:

pH (буф. р-ра) = -lg 1,77 ⋅ 10-4= 3,75.

Обозначим буферную емкость раствора по отношению к соляной кислоте (HCl) через х моль. Тогда при добавлении х моль соляной кислоты (HCl) к 1 л раствора

буферная емкость раствора

концентрация муравьиной кислоты (HCOOH) увеличится до (1 + х) моль/л, а концентрация формиата натрия (HCOONa) уменьшится до (1 – х) моль/л.

При добавлении соляной кислоты (HCl) в количестве, равном буферной емкости раствора, pH раствора понизится на единицу, то есть будет равным 2,75.

В этом случае:

С H+ = 1,78 ⋅ 10-3 (моль/л)
формула нахождения концентрации ионов водорода

буферная емкость раствора по отношению к соляной кислоте

1 – х = 0,1 (1 + х)

х = 0,818.

Таким образом, буферная емкость раствора по отношению к соляной кислоте (HCl) равна 0,818 моль/л.

Обозначим буферную емкость раствора по отношению к гидроксиду натрия (NaOH) через у моль. При добавлении у моль гидроксида натрия (NaOH) к 1 л раствора

буферная емкость раствора

концентрация соли (1 + у) моль/л; концентрация муравьиной кислоты (HCOOH) – (1 – у) моль/л.

При добавлении гидроксида натрия (NaOH)  в количестве, равном буферной емкости раствора по отношению к NaOH, pH раствора увеличится на единицу и будет равным 4,75.

В этом случае:

С H+ = 1,78 ⋅ 10-5 (моль/л)

 формула нахождения концентрации ионов водорода

буферной емкости раствора по отношению к NaOH

0,1 (1 + у) = 1 – у

у = 0,818.

Буферную емкость раствора по отношению к гидроксиду натрия (NaOH) также равна 0,818 моль/л.

Ответ:

буферную емкость раствора по отношению к соляной кислоте равна 0,818 моль/л;

буферную емкость раствора по отношению к гидроксиду натрия равна 0,818 моль/л.

Похожие задачи по химии

Оставить комментарий

*