Дано:
Объем раствора гидрокарбоната натрия: 100 мл
Концентрация гидрокарбоната натрия: 0.1 М
Желаемое значение pH: 10
Найти:
Массу гидроксида натрия, необходимую для растворения в 100 мл 0.1 М раствора гидрокарбоната натрия, чтобы получить раствор с pH = 10.
Решение с расчетом:
1. Рассчитаем количество вещества (моль) гидрокарбоната натрия в 100 мл раствора:
Моль гидрокарбоната натрия = концентрация × объем / 1000
Моль гидрокарбоната натрия = 0.1 М × 100 мл / 1000 = 0.01 моль
2. Гидрокарбонат натрия реагирует с гидроксидом натрия, образуя буферную систему:
HCO3- + OH- ⇌ CO3^2- + H2O
3. Рассчитаем мольные соотношения между гидрокарбонатом натрия и гидроксидом натрия для достижения желаемого pH.
Для достижения pH = 10 необходимо добавить избыток гидроксида натрия для нейтрализации всех протонов.
4. Рассчитаем количество моля гидроксида натрия, необходимое для достижения pH = 10:
Так как требуется достичь высокого значения pH, это означает, что большинство ионов гидрокарбоната натрия должны быть превращены в ионы карбоната, что требует нейтрализации двух эквивалентов протонов:
Моль гидроксида натрия = 2 × 0.01 моль = 0.02 моль
5. Теперь найдем массу гидроксида натрия, которая содержит необходимое количество молей:
Масса = моль × молярная масса
Молярная масса NaOH = 22.99 г/моль (натрий) + 15.999 г/моль (кислород) + 1.007 г/моль (водород) = 39.996 г/моль
Масса = 0.02 моль × 39.996 г/моль = 0.7999 г ≈ 0.8 г
Ответ:
Необходимо растворить около 0.8 г гидроксида натрия в 100 мл 0.1 М раствора гидрокарбоната натрия для получения раствора с pH = 10.