Вычислите рН 0.02 М раствора серной кислоты и 0.1 М раствора азотистой кислоты. Kа(HNO2) = 5.13∙10(в степени –4). Вычислите рН и рОН 0.05 М раствора гидроксида калия и 0.15 М раствора гидрата аммиака. Kb(NH3·H2O) = 1.79∙10(в степени –5).
2.05 г ацетата натрия растворили в 250 мл 0.2 М раствора уксусной кислоты. Вычислите pН буферного раствора и его буферную зону. рKа(СН3СООН) = 4.76.
В 500 мл раствора содержится 0.05 моль аммиака и 0.005 моль хлорида аммония. Вычислите pН буферного раствора и его буферную зону. рKb(NH3·H2O) = 4.75.
К 100 мл плазмы крови для изменения pН от 7.36 до 7.00 необходимо добавить 3.6 мл 0.1 М раствора соляной кислоты. Какова буферная емкость плазмы крови по кислоте?
1. Вычисление рН растворов серной и азотистой кислот:
Для вычисления рН растворов кислот мы можем использовать формулу: рН = -log[H+]
Для серной кислоты (H2SO4) у нас есть два протонированных иона (H+), поэтому концентрация [H+] будет двукратно больше концентрации серной кислоты.
Для раствора серной кислоты (0.02 М) концентрация [H+] будет равна 0.04 М.
Теперь найдем рН, применяя формулу: рН = -log(0.04) ≈ 1.40
Для азотистой кислоты (HNO2) у нас есть один протонированный ион (H+), поэтому концентрация [H+] будет равна концентрации азотистой кислоты.
Для раствора азотистой кислоты (0.1 М) концентрация [H+] будет равна 0.1 М.
Теперь найдем рН, применяя формулу: рН = -log(0.1) ≈ 1.00
2. Вычисление рН и рОН растворов гидроксида калия и гидрата аммиака:
Для раствора гидроксида калия (KOH) мы можем рассматривать гидроксидион (OH-) как основание. Таким образом, мы можем использовать формулу рКw = рOH + рН, где pKw = 14.
Для раствора гидроксида калия (0.05 М) концентрация [OH-] будет равна 0.05 М.
Теперь найдем рОН, применяя формулу: рОН = 14 - рН = 14 - (-log(0.05)) ≈ 11.30
Для раствора гидрата аммиака (NH3·H2O) мы можем рассматривать аммиак (NH3) как основание. Таким образом, мы можем использовать формулу pКb = pOH + рН, где pKb = -log(Kb).
Для раствора гидрата аммиака (0.15 М) концентрация [NH3] будет равна 0.15 М.
Теперь найдем рОН, применяя формулу: рОН = pKb - рН = -log(1.79∙10(-5)) - (-log(0.15)) ≈ 4.75 - (-0.82) ≈ 5.57
3. Вычисление pH буферного раствора ацетата натрия и раствора кислоты:
Для вычисления pH буферного раствора нам нужно учесть ионизацию ацетата натрия (СН3СООН - Na+). Ацетат является основанием, а уксусная кислота (CH3COOH) - кислотой.
Сначала найдем концентрацию ацетата (СН3СОО-) в буферном растворе. Для этого воспользуемся формулой Гендерсона-Хассельбальха: рН = pKа + log([СН3СОО¯]/[CH3COOH])
Зная рКа(СН3COOH) = 4.76 и концентрацию уксусной кислоты (0.2 М), можем решить уравнение и найти концентрацию ацетата:
pH = 4.76 + log([СН3СОО¯]/[0.2 - [СН3СОО¯]])
10^(pH - 4.76) = [СН3СОО¯]/[0.2 - [СН3СОО¯]]
[СН3СОО¯] = 0.2 * 10^(pH - 4.76)/(1 + 10^(pH - 4.76))
Теперь подставим концентрацию ацетата в формулу рН: р\H = -log[H+] = -log([СН3СОО¯]/([СН3СОО¯] + [CH3COOH])) = -log(0.2 * 10^(pH - 4.76)/(1 + 10^(pH - 4.76))/([0.2 * 10^(pH - 4.76)/(1 + 10^(pH - 4.76))] + 0.2 - [0.2 * 10^(pH - 4.76)/(1 + 10^(pH - 4.76))]))
4. Вычисление рН буферного раствора и его буферной зоны для раствора аммиака и хлорида аммония:
Буферный раствор образуется из слабой основы аммиака (NH3) и ее соли с сильной кислотой хлоридом аммония (NH4Cl). Аммиак - основание, а хлорид аммония - кислота.
Нам нужно найти концентрацию аммония (NH4+) и концентрацию аммиака (NH3) в буферном растворе.
Для раствора аммиака (0.05 моль) и хлорида аммония (0.005 моль) концентрация аммиака (NH3) будет равна 0.05 M, а концентрация аммония (NH4+) будет равна 0.005 M.
Теперь используем формулу Гендерсона-Хассельбальха для определения pH в буферной зоне: pH = pKb + log([NH3]/[NH4+]).
Зная pKb(NH3·H2O) = 4.75 и концентрации аммиака (0.05 М) и аммония (0.005 М), можем решить уравнение:
pH = 4.75 + log(0.05/0.005) = 4.75 + log(10) = 4.75 + 1 = 5.75
Для вычисления буферной зоны будем использовать диапазон pH, в котором концентрации конъюгированных форм (NH3 и NH4+) составляют 90% или более общего аммиака (NH3) и аммония (NH4+).
Используя формулу Гендерсона-Хассельбальха, можем получить следующее выражение: [[NH3]/[NH4+]] > 9.
Подставим значения и получим: [NH3]/[NH4+] = 0.05/0.005 = 10 > 9.
Таким образом, буферная зона для данного раствора находится в диапазоне pH от 4.75 до 5.75.
5. Вычисление буферной емкости плазмы крови по кислоте:
Буферная емкость плазмы крови определяет, сколько миллимоль сильной кислоты можно добавить к 1 литру плазмы крови, чтобы изменить pH на 1 единицу.
Формула для вычисления буферной емкости (β)
β = Δкислоты/(ΔрН),
где Δкислоты - количество сильной кислоты, добавленное к плазме крови (в данном случае 0.1 М раствор соляной кислоты, 0.1 моль/л),
ΔрН - изменение рН, которое мы хотим достичь (в данном случае 0.36 единиц).
Подставим значения: β = 0.1/(0.36) = 0.277 моль/л.
Таким образом, буферная емкость плазмы крови по кислоте составляет 0.277 моль/л.
Надеюсь, я смог дать вам понятное объяснение и подробное решение поставленных задач. Если у вас есть еще вопросы, не стесняйтесь задавать.