Рассчитайте pH буферного раствора, содержащего дигидрофосфат калия и гидрофосфат натрия в концентрациях 0 , 0 2 и 0,04 моль/л соответственно. Какова буферная емкость этого раствора?
от

1 Ответ

Дано:
- Концентрация дигидрофосфата калия (KH2PO4), [H2PO4-] = 0.02 моль/л
- Концентрация гидрофосфата натрия (Na2HPO4), [HPO4^2-] = 0.04 моль/л

Найти:
- pH буферного раствора
- Буферная емкость раствора

Решение:

Для расчета pH буферного раствора используем уравнение Хендерсона-Хассельбаха:

pH = pKa + log([A-]/[HA])

где:
- pKa - кислотная константа для пары H2PO4-/HPO4^2-.
- [A-] - концентрация основного компонента (HPO4^2-).
- [HA] - концентрация кислотного компонента (H2PO4-).

1. Найдем значение pKa. Для H2PO4- в протонной форме pKa ≈ 7.2.

2. Подставим значения в уравнение:

pH = 7.2 + log(0.04/0.02)

3. Рассчитаем логарифм:

log(0.04/0.02) = log(2) ≈ 0.301.

Тогда, pH = 7.2 + 0.301 ≈ 7.501.

Теперь найдем буферную емкость (β) раствора. Формула для расчета буферной емкости выглядит следующим образом:

β = (dC_H+ / d(pH))

где dC_H+ - изменение концентрации водородных ионов, а d(pH) - изменение pH.

Для буферного раствора можно использовать следующую приближенную формулу:

β ≈ 2.303 * (C_HA * C_A) / (C_HA + C_A)

где:
C_HA = [H2PO4-] = 0.02 моль/л
C_A = [HPO4^2-] = 0.04 моль/л

Подставим значения:

β ≈ 2.303 * (0.02 * 0.04) / (0.02 + 0.04)
β ≈ 2.303 * (0.0008) / (0.06)
β ≈ 2.303 * 0.01333
β ≈ 0.0307 моль/(л·pH)

Ответ:
pH ≈ 7.501
Буферная емкость (β) ≈ 0.0307 моль/(л·pH)
от