Дано:
V1 = 100 мл (объем 5% раствора муравьиной кислоты)
C1(HCOOH) = 5% (массовая доля муравьиной кислоты)
ρ1 = 1,008 г/см³ (плотность раствора муравьиной кислоты)
V2 = 100 мл (объем 7% раствора формиата калия)
C2(KHCOO) = 7% (массовая доля формиата калия)
ρ2 = 1,01 г/см³ (плотность раствора формиата калия)
V3 = 50 мл (объем 0,2 н. раствора едкого калия)
Найти:
Изменение pH раствора после добавления 0,2 н. раствора едкого калия.
Решение с расчетом:
Сначала найдем количество вещества муравьиной кислоты и формиата калия в их растворах:
n(HCOOH) = C1 * V1 = 0,05 * 0,1 = 0,005 моль
n(KHCOO) = C2 * V2 = 0,07 * 0,1 = 0,007 моль
Теперь определим количество вещества едкого калия в его растворе:
n(KOH) = C3 * V3 = 0,2 * 0,05 = 0,01 моль
Теперь рассчитаем общий объем полученного раствора:
V_total = V1 + V2 + V3 = 100 мл + 100 мл + 50 мл = 250 мл = 0,25 л
Теперь найдем общее количество вещества каждого компонента в растворе:
n_total(HCOOH) = n(HCOOH) = 0,005 моль
n_total(KHCOO) = n(KHCOO) = 0,007 моль
n_total(KOH) = n(KOH) = 0,01 моль
Теперь проведем балансировку реакции ионизации муравьиной кислоты и формиата калия:
HCOOH + KOH -> HCOOK + H2O
Таким образом, при реакции происходит образование соли муравьиной кислоты - формиата калия.
Теперь найдем изменение количества вещества муравьиной кислоты и формиата калия в результате их реакции с едким калием:
Δn(HCOOH) = -n(KOH) = -0,01 моль
Δn(KHCOO) = n(KOH) = 0,01 моль
Теперь определим новое количество вещества муравьиной кислоты и формиата калия в растворе:
n_new(HCOOH) = n_total(HCOOH) + Δn(HCOOH) = 0,005 моль - 0,01 моль = -0,005 моль (учитывая знак "-", количество вещества уменьшилось)
n_new(KHCOO) = n_total(KHCOO) + Δn(KHCOO) = 0,007 моль + 0,01 моль = 0,017 моль
Теперь найдем концентрацию ионов водорода (pH):
pH = pKa + log([A^-] / [HA])
Для пары CH3COOH/CH3COONa pKa ≈ 4,76.
Теперь подставим значения в уравнение:
pH = 4,76 + log(0,017 / 0,005) ≈ 4,76 + log(3,4) ≈ 4,76 + 0,53 ≈ 5,29
Ответ: РН раствор 5,25