Изучали приготовление и идентификацию буферных систем. Для этого преподавателем было приготовлено 500 мл раствора некоторого буфера. Для определения его компонентов, студенты провели два измерения:
1. Отвесили навеску одного из компонентов m = 20,13690 грамм, перенесли в колбу на 500 мл, добавили массу растворителя до метки и измерили температуру кипения этого раствора (Кэб = 0,52 кг*град / моль) – она оказалась равной 100,4078 градусов по шкале Цельсия (молярную массу округляйте до десятых в большую сторону).
2. 305 мл второго компонента (массовая доля 8,85%, молярность – 5М) были успешно нейтрализованы избытком раствора (600 мл) серной кислоты (при этом оба эквивалента серной кислоты вступили во взаимодействие), в итоге образовался раствор с массовой долей средней соли – сульфата (молярную массу соли округляйте в большую сторону), равной 11,12%.
Проведите все необходимые расчеты, указывайте единицы измерения всех величин. Распознайте компоненты буферной системы, вычислите pH.
Объяснение:
раствор содержит V₁ воды плотнотью ρ₁ и массой V₁*ρ₁
раствор содержит V₂ кислоты плотнотью ρ₂ и массой V₂*ρ₂
в данный момент объем раствора V₁+V₂=V₀
в данный момент V₂*ρ₂ : (V₁*ρ₁+V₂*ρ₂) = 0,4 - массовая доля кислоты равна 0,4
мы хотим добавить V воды плотнотью ρ₁ и массой V*ρ₁ так чтобы
V₂*ρ₂ : (V₁*ρ₁+V*ρ₁+V₂*ρ₂+) = 0,1
имеем систему трех уравнений с 3 неизвестными, найти V
V₁+V₂=V₀
V₂*ρ₂ : (V₁*ρ₁+V₂*ρ₂) = 0,4
V₂*ρ₂ : (V₁*ρ₁+V*ρ₁+V₂*ρ₂+) = 0,1
V₁+V₂=V₀
V₂*ρ₂ = 0,4*(V₁*ρ₁+V₂*ρ₂)
V₂*ρ₂ = 0,1* (V₁*ρ₁+V*ρ₁+V₂*ρ₂)
V₁+V₂=V₀
0,6*V₂*ρ₂ = 0,4*V₁*ρ₁
0,9*V₂*ρ₂ = 0,1* V₁*ρ₁+0,1*V*ρ₁
1,5*V₂*ρ₂/ρ₁ +V₂=V₀
V₁*ρ₁ = 1,5*V₂*ρ₂
0,9*V₂*ρ₂ = 0,1* V₂*ρ₂ *1,5+0,1*V*ρ₁
V₂=V₀/(1,5*ρ₂/ρ₁ +1)
V₁*ρ₁ = 1,5*V₂*ρ₂
0,9*V₂*ρ₂ - 0,1* V₂*ρ₂ *1,5=0,1*V*ρ₁
V₂=V₀/(1,5*ρ₂/ρ₁ +1) = 200/(1,5*1,83/1+1) ~ 53,4 мл
V₁*ρ₁ = 1,5*V₂*ρ₂
V=7,5*V₂*ρ₂ /ρ₁= 7,5*53,4*1,83/1 = 732,9773031 ~ 733 мл - это ответ
m1= 300 г 1) m3=m1+m2 - масса всего раствора
ω1=30% m3= 300 г +150 г = 450 г
m2= 150 г 2) m( чистой)= m(раствора)*ω*0,01 - масса чистой
ω2=25% соли
найти: m1= 300 г * 30% * 0,01= 90 г
ω3 - ? m2 = 150 г * 25 % * 0,01= 37,5 г
m3 (чистой)= 90 г +37,5 г =127, 5 г
3) ω=m(соли)÷m( раствора)×100% - массовая доля новой соли
ω3= 127,5÷450 ×100% = 28, 3% ≈28%
ответ: 28 %