Дано:
V1 - объем 20% раствора уксусной кислоты
ρ1 = 1,026 г/см³ (плотность 20% раствора уксусной кислоты)
С1 - концентрация ацетата натрия = 0,075 н.
pH = 2,75
Решение:
Для получения буферного раствора с заданным pH необходимо использовать уравнение Гендерсона-Хассельбальха:
pH = pKa + log([А^-] / [HA]), где pKa - постоянная диссоциации слабого кислотного компонента (уксусная кислота), [А^-] - концентрация основания (ацетат ион), [HA] - концентрация кислотного компонента (уксусная кислота)
Для уксусной кислоты pKa ≈ 4,76. Так как pH < pKa, значит соотношение [А^-] / [HA] должно быть больше 1.
Начнем с расчетов концентраций основания и кислотного компонента в исходном растворе.
Концентрация основания, [А^-]:
[А^-] = C1 = 0,075 н.
Подставляя значения в уравнение Гендерсона-Хассельбальха:
2,75 = 4,76 + log(0,075 / [HA])
Теперь найдем концентрацию кислотного компонента, [HA]:
log(0,075 / [HA]) = -2,01
0,075 / [HA] = 10^(-2,01)
[HA] ≈ 0,00067 н.
Теперь найдем количество вещества (моль) уксусной кислоты и ацетата натрия для создания буферного раствора.
n(уксусная кислота) = C * V = 0,00067 н. * 1 л = 0,00067 моль
n(ацетат натрия) = C * V = 0,075 н. * 1 л = 0,075 моль
Теперь найдем количество уксусной кислоты в добавляемом растворе. Используем формулу: m = n * M, где m - масса, n - количество вещества, M - молярная масса.
m(уксусная кислота) = n * M = 0,00067 моль * 60 г/моль ≈ 0,04 г
Найдем объем добавляемого 20% раствора уксусной кислоты, используя плотность:
V1 = m / ρ = 0,04 г / 1,026 г/см³ ≈ 0,039 л = 39 мл
Ответ: Объем 20% раствора уксусной кислоты, который следует прилить, составляет примерно 39 мл.