Vypočítejte pH roztoku vzniklého smícháním 50 ml roztoku Ba(OH)2 o látkové koncentraci 0,15 mol/l a 520 ml roztoku HC
Vypočítejte pH roztoku vzniklého smícháním 50 ml roztoku Ba(OH)2 o látkové koncentraci 0,15 mol/l a 520 ml roztoku HClO4 o látkové koncentraci 0,3 mol/l
Odpovědi
Diskuze
n(H3O+) = n(HClO4) = 0,52*0,3 = 0,156mol H3O+
H3O+ + OH- = 2H2O; H3O je ve značném nadbytku. Po neutralizeci bude
n(H3O+) = 0,156-0,015 = 0,141mol H3O+ v objemu 0,52 + 0,05 = 0,57dm3
c(H3O+) = 0,141/0,57 = 0,247 mol/dm3; pH = -log(0,247) = 0,61
Jednoduchý výpočet je podmíněný tím, že jde o silnou kyselinu (HClO4) a její sůl se silnou zásadou (Ba(OH)2). Vypočtená hodnota je velmi přibližná, zpřesnění by vyžadovalo výpočet aktivitního koeficientu a přepočet koncentrace H3O+ na aktivitu.
Smíchá se 200 ml roztoku Ba(OH)2 o látkové koncentraci c=0,1 mol/l a 60 ml 3% HNO3 (rho=1,014 g/cm3). Určete pH výsledného roztoku.
M_HNO3 = 63,01 g/mol
--------------------------------
m(HNO3) = 0,03*60*1,014 = 1,8252g; n(HNO3) = m/M = 1,8252/63,01 = 0,02897mol HNO3
n(Ba(OH)2) = 0,2dm3*0,1mol/dm3 = 0,02mol Ba(OH)2
BaOH)2 + 2HNO3 = Ba(NO3)2 + 2H2O => n(BaOH)2 = n(HNO3)/2 = 0,02897/2 = 0,01448 mol Ba(OH)2 zreaguje s kyselinou dusičnou. Zbytek, t.j. 0,005516molu bude v roztoku disociovat za vzniku dvojnásobného látkového množství OH-. Celkový objem roztoku bude 200 + 60 = 260cm3.
c(OH-) = 2*n(Ba(OH)2/V = 2*0,005516/0,26 = 0,042435mol/dm3.
pOH = -log(c(OH-)) = -log(0,042435) = 1,103; pH = 14 - pOH = 12,9
Když bylo vypočteno látkové množství HNO3, bylo zřejmé, že hydroxid je ve značném nadbytku. I vypočetlo se množství nezreagovaného hydroxidu, z něj odpovídající c(OH-) a přepočteno na pH. V tomto případě n(HNO3) = 0,02897mol a n(Ba(OH)2) = 0,02mol. Jenže z reakční rovnice plyne, že mol Ba(OH)2 je ekvivalentní 2 molům HNO3, 0,02mol hydroxidu je ekvivalentní 0,04mol HNO3.
V tom výpočtu nahoře jsem tento problém obešel tím, že jsem neutralizační rovnici napsal jinak:
H3O+ + OH- = 2H2O; látková množství hydroxidu i kyseliny jsem přepočítal na OH- a H3O+, které reagují v poměru 1:1 a tak dostal přímo látkové množství H3O+ v konečném roztoku.
Řešení stechiometrických úloh není těžké, a většinou umožňuje několik cest řešení. Důležité je uvědomit si, co s čím reaguje a čeho látková množství se mění a jak to ovlivní koncentraci. Ne všechny způsoby správného řešení jsou stejně efektivní, ale pokud jsou dodrženy základní předpoklady, vedou všechny ke správnému výsledku. Možná by ti trochu pomohlo, jak se dopracovat z reakční rovnice ke stechiometrickým poměrům látkových množství. Mějme obecnou rovnici
aA + bB = cC + dD; pak nA/a = nB/b = nC/c = nD/d.
Reaktant, pro který je tento poměr nejmenší, určuje ostatní poměry a tedy i látková množství reaktantů a produktů. Nazývá se rozsah reakce. Praktický příklad:
Kolik amoniaku teoreticky může vzniknou ze směsi 1 molu N2 a 1 molu H2?
N2 + 3H2 = 2NH3 => n(N2) = n(H2)/3 = n(NH3)/2 => n(NH3) = (2/3)*n(H2) = 2/3 molu NH3.
OK?
což c výjde 0,2868 tím pádem ph výjde 0,54