Дано:
Объем уксусной кислоты (V_ac) = 100 мл = 0,1 л
Концентрация уксусной кислоты (C_ac) = 0,1 моль/л
Количество уксусной кислоты (n_ac) = C_ac * V_ac = 0,1 моль/л * 0,1 л = 0,01 моль
Концентрация гидроксида калия (C_koh) = 0,1 моль/л
1. Различные объемы KOH:
а) V_koh = 5 мл = 0,005 л
б) V_koh = 50 мл = 0,050 л
в) V_koh = 75 мл = 0,075 л
г) V_koh = 100 мл = 0,100 л
д) V_koh = 120 мл = 0,120 л
Найти:
Объем KOH и его влияние на буферное действие растворов.
Решение:
1. Рассчитаем количество KOH в каждом случае:
n_koh = C_koh * V_koh
а) Для 5 мл:
n_koh = 0,1 моль/л * 0,005 л = 0,0005 моль
б) Для 50 мл:
n_koh = 0,1 моль/л * 0,050 л = 0,0050 моль
в) Для 75 мл:
n_koh = 0,1 моль/л * 0,075 л = 0,0075 моль
г) Для 100 мл:
n_koh = 0,1 моль/л * 0,100 л = 0,0100 моль
д) Для 120 мл:
n_koh = 0,1 моль/л * 0,120 л = 0,0120 моль
2. Определим, сколько уксусной кислоты остаётся после реакции:
Уксусная кислота реагирует с KOH по уравнению:
CH3COOH + KOH → CH3COOK + H2O
Теперь мы найдем, сколько оставшейся уксусной кислоты будет в каждом случае.
а) 5 мл KOH:
Количество уксусной кислоты после реакции:
n_ac остается = n_ac - n_koh = 0,01 моль - 0,0005 моль = 0,0095 моль
Оставшийся KAc (ацетат калия) = 0,0005 моль
б) 50 мл KOH:
n_ac остается = 0,01 моль - 0,005 моль = 0,005 моль
Oставшийся KAc = 0,005 моль
в) 75 мл KOH:
n_ac остается = 0,01 моль - 0,0075 моль = 0,0025 моль
Oставшийся KAc = 0,0075 моль
г) 100 мл KOH:
n_ac остается = 0,01 моль - 0,01 моль = 0 моль
Oставшийся KAc = 0,01 моль
д) 120 мл KOH:
n_ac остается = 0,01 моль - 0,0120 моль = -0,002 моль (избыток KOH, реакция не буферная)
3. Условия для буферного действия:
Для буферного действия требуется как минимум 0,01 моль полных ионов (HA и A^-). В противном случае система не будет адекватно буферизовать, так как розность между кислотой и её солью не будет поддерживаться.
Ответ:
Системы с буферным действием:
- Сосуд с 5 мл KOH (0,0095 моль уксусной кислоты, 0,0005 моль соли)
- Сосуд с 50 мл KOH (0,005 моль уксусной кислоты, 0,005 моль соли)
- Сосуд с 75 мл KOH (0,0025 моль уксусной кислоты, 0,0075 моль соли)
- С сосудом с 100 мл KOH (0 моль уксусной кислоты, 0,01 моль соли, но не может обеспечить буферное действие)
Сосуд с 120 мл KOH не обладает буферным действием из-за избытка основания.