Дано:
Объем уксусной кислоты = 50 мл
Концентрация уксусной кислоты = 0.4 М
Объем раствора ацетата натрия = 25 мл
Концентрация ацетата натрия = 0.2 М
Найти:
pH раствора до и после смешения
Решение с расчетом:
1. Рассчитаем количество вещества (молей) уксусной кислоты и ацетата натрия:
n(CH3COOH) = V * C = 50/1000 * 0.4 = 0.02 моль
n(CH3COONa) = V * C = 25/1000 * 0.2 = 0.005 моль
2. Вычислим общее количество молей уксусной кислоты и ацетата натрия после смешения:
n(общее) = n(CH3COOH) + n(CH3COONa) = 0.02 + 0.005 = 0.025 моль
3. Найдем концентрацию всех ионов в растворе до реакции:
c(CH3COOH) = n(общее) / V(общий) = 0.025 / 75 * 10^-3 = 0.333 М
c(CH3COO-) = n(общее) / V(общий) = 0.025 / 75 * 10^-3 = 0.333 М
4. Теперь вычислим pH раствора до реакции, используя константу диссоциации уксусной кислоты (Ka = 1.8 * 10^-5):
pH = pKa + log([CH3COO-]/[CH3COOH]) ≈ -log(1.8 * 10^-5) + log(0.333/0.333) ≈ -log(1.8 * 10^-5) = 4.74
5. Теперь найдем pH раствора после реакции. Образовавшийся раствор представляет собой буферный раствор, и его pH может быть рассчитан по формуле Гендерсона-Хассельбальха:
pH = pKa + log([CH3COO-]/[CH3COOH]) ≈ -log(1.8 * 10^-5) + log(0.05/0.3) ≈ -log(1.8 * 10^-5) + log(0.167) = 4.74 + (-0.777) ≈ 3.963
Ответ:
pH раствора до смешения составляет примерно 4.74, а pH раствора после смешения составляет примерно 3.963.