Дано:
V(CH3COOH) = 1,5 л (объем раствора уксусной кислоты)
C(CH3COOH) = 5% (массовая доля уксусной кислоты)
ρ(CH3COOH) = 1,006 г/см³ (плотность уксусной кислоты)
V(Ba(OH)2) = ? (искомый объем раствора гидроксида бария)
C(Ba(OH)2) = 0,5 моль/л (концентрация гидроксида бария)
pH = 4 (желаемое значение pH буферного раствора)
Найти:
Объем 0,5 моль/л раствора гидроксида бария, необходимый для приготовления буферного раствора с pH=4.
Решение с расчетом:
Сначала найдем количество вещества уксусной кислоты в исходном растворе:
m(CH3COOH) = C(CH3COOH) * V(CH3COOH) = 0,05 * 1,5 * 1000 = 75 г
n(CH3COOH) = m(CH3COOH) / M(CH3COOH) = 75 / 60 = 1,25 моль
Теперь рассчитаем соотношение между концентрациями ацетатного и уксусной кислоты для достижения желаемого pH. Для этого воспользуемся уравнением Хендерсона-Хассельбальха:
pKa = pH + log([A^-] / [HA])
4 = 4,76 + log([A^-] / [HA])
Теперь рассчитаем соотношение концентраций для уксусной кислоты:
10^(-0,76) = [A^-] / [HA]
0,1778 ≈ [A^-] / [HA]
Теперь найдем отношение концентраций ацетатного и уксусной кислоты:
[C(A^-)] / [C(CH3COOH)] = 0,1778
[C(A^-)] = 0,1778 * [C(CH3COOH)]
Теперь определим количество вещества уксусной кислоты в растворе для расчета количества добавляемого гидроксида бария:
n(CH3COOH) = C(CH3COOH) * V(CH3COOH) = 0,05 * 1,5 = 0,075 моль
Теперь рассчитаем количество вещества гидроксида бария, необходимое для достижения нужного соотношения концентраций ацетатного и уксусной кислоты:
n(Ba(OH)2) = n(CH3COOH) * 0,1778
Теперь найдем объем 0,5 моль/л раствора гидроксида бария:
V(Ba(OH)2) = n(Ba(OH)2) / C(Ba(OH)2) = 0,075 * 0,1778 / 0,5 = 0,0267 л = 26,7 мл
Ответ: Объем 0,5 моль/л раствора гидроксида бария, необходимый для приготовления буферного раствора с pH=4, составит примерно 26,7 мл.