Чему равен рН буферного раствора,  образовавшегося при смешении 30 миллилитров 0,1 М раствора уксусной кислоты (СН3СООН) и 50 миллилитров 0,3 М раствора ацетата калия (СН3СООK)?

K_а = 1,74 ⋅ 10^–5.

Решение задачи

Хотелось бы напомнить, что буферные растворы используют для того, чтобы поддерживать постоянную кислотность среды.

Обычно они содержат слабую кислоту и сопряженное ей основание  (например, CH3COOH/CH3COO –) или слабое основание и сопряженную ему кислоту  (например, NH3/NH4 +).

Буферные растворы образуются при неполной нейтрализации слабой кислоты сильным основанием или слабого основания сильной кислотой.

Рассчитаем объем буферного раствора (V) по формуле:

Получаем:

V = 30 + 50 = 80 (мл).

Вычислим молярную концентрацию уксусной кислоты (СН3СООН) и молярную концентрацию ацетата калия (СН3СООK) в буферной смеси, полученной путем смешения растворов уксусной кислоты (СН3СООН) и ацетата калия (СН3СООK):

С_М (СН3СООН) = (V_исх. (СН3СООН)  ⋅ С_М,_исх.(СН3СООН)) / V = (30 ⋅ 0,1) / 80 = 0,0375 (М),

С_М (СН3СООK) = (V_исх. (СН3СООK) ⋅ С_М,_исх.(СН3СООK)) / V = (50 ⋅ 0,3) / 80 = 0,1875 (М).

Для нахождения рН буферного раствора, рассчитаем равновесную концентрацию ионов водорода по формуле:

где Ka –  константа диссоциации слабой кислоты.

Получаем:

[H+] = 1,74 ⋅ 10^–5 ⋅ 0,0375 / 0,1875 = 3,48 ⋅ 10^–6 (моль/л).

Вычислим рН буферного раствора по формуле:

Получаем:

рН = –lg3,48 ⋅ 10^–6 = 5,46

Ответ:

рН буферного раствора равен 5,46.