Дано:
V(этиламин) = 5 л (объем раствора этиламина)
C(этиламин) = 0,02 моль/л (концентрация этиламина)
V(H2SO4) = ? (искомый объем серной кислоты)
C(H2SO4) = 20% (массовая доля серной кислоты)
ρ(H2SO4) = 1,139 г/мл (плотность серной кислоты)
pH = 9,8 (желаемое значение pH буферного раствора)
Найти:
Объем 20 %-ной серной кислоты, необходимый для приготовления буферного раствора с pH=9,8.
Решение с расчетом:
Сначала найдем количество вещества этиламина в исходном растворе:
n(этиламин) = C(этиламин) * V(этиламин) = 0,02 моль/л * 5 л = 0,1 моль
Теперь рассчитаем соотношение между концентрациями аминия и аммонийного ионов для достижения желаемого pH. Для этого воспользуемся уравнением Хендерсона-Хассельбальха:
pKa = pH + log([NH4+] / [NH3])
9,8 = 9,25 + log([NH4+] / [NH3])
Теперь рассчитаем соотношение концентраций для этиламина:
10^(0,55) = [NH4+] / [NH3]
3,5481 ≈ [NH4+] / [NH3]
Теперь найдем отношение концентраций аммонийного и аминия и количество вещества аммонийного иона в растворе для расчета количества добавляемой серной кислоты:
[C(NH4+)] / [C(NH3)] = 3,5481
[C(NH4+)] = 3,5481 * [C(NH3)]
Теперь определим количество вещества этиламина в растворе для расчета количества добавляемой серной кислоты:
n(этиламин) = C(этиламин) * V(этиламин) = 0,02 моль/л * 5 л = 0,1 моль
Теперь рассчитаем количество вещества серной кислоты, необходимое для достижения нужного соотношения концентраций аммонийного и аминия:
n(H2SO4) = n(этиламин) * 3,5481
Теперь найдем объем 20 %-ной серной кислоты:
V(H2SO4) = n(H2SO4) / (C(H2SO4) * ρ(H2SO4)) = 0,1 * 3,5481 / (0,2 * 1,139) ≈ 0,156 л = 156 мл
Ответ: Объем 20 %-ной серной кислоты, необходимый для приготовления буферного раствора с pH=9,8, составит примерно 156 мл.