Kemi

Beregning af pH.

25. oktober 2007 af Littleprincess

Følgende opgave;

5,0 mL 0,02M HCl og 4,0 mL 0,01M KOH blandes og der fyldes op med vand, så den samlede volumen bliver 100 mL.

1. Beregn OH- og H+ koncentraionen i opløsningen

2 Beregn pH

--- Der tilsættes nu 0,7455 g KCl til ovenstående opløsning (antag at volumen ikke ændres)

3. Opløsningens pH måles nu til 3,37. Beregn H+-ionens aktivitetskoefficient i opløsningen.

4. Hvorfor stiger pH lidt ved tilsætning af KCl?

Jeg er fuldstændig på bar bund med denne opgave, da jeg normalt har beregnet pH udfra pKa/pKb-værdierne. Men jeg har ikke disse for HCl eller KOH.

Har også denne opgave i samme stil;

4.33: En blanding af lige rumfang 0,1M KH2PO4 og 0,05 Na2HPO4. Find pH.

Hvis der er nogen der kender den rigtige udregnsmetode/formel, må de også meget gerne skrive navnet på den også :-)

På forhaånd tak, - Mie.

Svar #1
25. oktober 2007 af Littleprincess

NB! Hvad gør man egentlig hvis rumfanget af de 2 opløsninger der blandes ikke er ens?

Brugbart svar (0)

Svar #2
25. oktober 2007 af mathon

1.
HCl + KOH --> KCl + H2O kanlæses:

1 mol HCl ækvivalerer 1 mol KOH, dvs. i mængdeforholdet 1:1

n(KOH)_brugt = 4*mL*0,01*mmol/mL = 0,04 mmol

n(HCl)_brugt = 0,04 mmol

n(HCl)_start = 5,0*mL*0,02*mmol/mL = 0,1 mmol

n(HCl)_rest = n(HCl)_start - n(HCl)_brugt = 0,1 mmol - 0,04 mmol =
0,06 mmol

c(H^(+))_aktuel = c(HCl)_formel = da HCl er en stærk syre, som er HELT ioniseret,
hvoraf

c(H^(+))_aktuel = (0,06*mmol)/(100*mL) = 0,0006 mmol/mL = 0,0006 mol/L =
0,0006 M

ved 25°C er
c(OH^(-))*c(H^(+)) = 10^(-14) M^2, hvoraf

c(OH^(-)) = (10^(-14)*M^2)/(c(H^(+))) = (10^(-14)*M^2)/(0,0006*M) = 1,66667 M

2.
da HCl er en stærk - fuldstændigt ioniseret - syre
gælder:

pH = -log(c(H^(+))_aktuel) = -log(0,0006) = 3,22185 = ca. 3,2

Brugbart svar (0)

Svar #3
25. oktober 2007 af mathon

3.
efter tilsætning af 0,7455 g KCl:

pH_målt = 3,37

c(H^(+)) = 10^(-pH_målt) = 10^(-3,37) = 0,000427 M

Svar #4
25. oktober 2007 af Littleprincess

Mange tak :-)

Det kan godt være jeg spørger dumt, men er aktivitetskoefficienten = koncentrationen af et givent stof? I så fald, er koncentrationen af KCl (produkt, spg. 1 ) så = 1?

Svar #5
25. oktober 2007 af Littleprincess

Jeg har en del opgaver jeg forsøger at løse, der minder lidt om denne her, så mange tak, jeg vil bruge dit svar som inspiration :-)

Men opgave 4.33: En blanding lige rumfang 0,1M KH2PO4 og 0,05M NaHPO4

Hvad skal jeg her?! Finde K eller?

Skal jeg "fjerne" K og Na fra reaktionen (fordi de ikke reagerer) og behandle dem som baser? I så fald hvad er pKb'erne? Skal man så bare finde gns-pH fra de 2 produkter eller hvordan?

Svar #6
25. oktober 2007 af Littleprincess

Sorry, pKb - det er jo samme base :-)

Brugbart svar (0)

Svar #7
25. oktober 2007 af mathon

i yderst fortyndede opløsninger gælder Debye-Hückel's grænselov:

-log(f) = 1,82*10^6*z^2*sqr(I)/(D*T)^(3/2)

hvor
z er ladningen
I er ionstyrken
D opløsningsmediets dielektricitetskonstant
T er den absolutte temperatur

når opløsningsmidlet er vand (D=80) og temperaturen er stuetemperatur (T-293°K),
får ligningen den simplere form

-log(f) = 0,5*z^2*sqr(I)

Brugbart svar (0)

Svar #8
25. oktober 2007 af mathon

...hvis I kan sættes til 1,
fås

-log(f) = 0,5*1^2*sqr(1) = 0,5

log(f) = -0,5

f = 10^(-0,5) = 0,316228

Brugbart svar (0)

Svar #9
25. oktober 2007 af mathon

...hvilket realiteterne jo så viser, at den ikke kan...

Brugbart svar (0)

Svar #10
25. oktober 2007 af mathon

H2PO4^(-) <--> H^(+) + HPO4^(2-)

pKs(H2PO4^(-)) = pKs_2(H3PO4) = 7.21, (hvilket indikerer svag syre, der kun er moderat ioniseret)

pH = pKs + log([base]_formel/[syre]_formel)

pH = 7,21 + log([HPO4^(2-)]_formel/[H2PO4^(-)]_formel)

pH = 7,21+ log((0,05*mol/(2V))/(0,1*mol/(2V))

pH = 7,21 + log(0,05/0,1) = 6,90897 = ca. 6,9

Svar #11
25. oktober 2007 af Littleprincess

#7 - er det et tillægssvar til #5, opg. 4.33? Under alle omstændigheder er jeg ikke helt sikker på hvad du mener? Og når T = 298 Kelvin kan man så stadig bruge den simple form? og z, hvordan forholder jeg mig helt praktisk, beregningsmæssigt til den?

Hehe... Det kan godt være, at det er mig der gør kemien lidt sværere end den egentlig er - men for søren da, hvor jeg roder rundt i det! :-)

Mange tak for hjælpen indtil nu i al fald.

Svar #12
25. oktober 2007 af Littleprincess

Jeg tror mit problem opstår, fordi vi har lært, at y for et fast stof sættes til 1? Men det er jo ikke det du gør jf. #7

Svar #13
25. oktober 2007 af Littleprincess

Hej igen :-) Nu har jeg så fået løst lidt :-)

Men hvad gør jeg, hvis rumfanget ikke er ens?

F.eks. find pH:

0,01M 1L HCl og 0,01M 500 mL NH3?

Svar #14
25. oktober 2007 af Littleprincess

Jeg får følgende;

HCl + NH3 --> NH4Cl

forholdet er 1:1 og C (HCl) = C (NH3)

n(HCl) = 0,01 mol

n (NH3) = 0.02 mol

n (NH3)rest = 0,01 mol

c (NH3)rest i hele opløsningen; 0,00667 mol/liter = 0,00667 M

Hvad er NH3? En aprot base eller syre?

Brugbart svar (0)

Svar #15
25. oktober 2007 af mathon

NH3 er en base

NH3 + H^(+) --> NH4^(+) (ammonium-ion)

Svar #16
25. oktober 2007 af Littleprincess

ok. Jeg har brugt følgende formel (udfra et "gæt" om at NH3 var en svag base)

pCb = pCa = 9,25

pOH = (pKb + pCb)/2 = 11,42

pH = 14 - 11,42 = 2,58

Er det den rigtige måde?

På forhånd tak, Mie :-)

Brugbart svar (0)

Svar #17
26. oktober 2007 af mathon

#14

n(NH3) = 0,5*L*0,01*mol/L = 0,005 mol

Brugbart svar (0)

Svar #18
26. oktober 2007 af mathon

n(HCl) = 0,01 mol = n(H^(+)), da HCl er monoprot og helt ioniseret
n(NH3) = 0,5*L*0,01*mol/L = 0,005 mol

NH3 + H^(+) --> NH4^(+)

1:1

0,005 mol NH3 reagerer med 0,005 mol H^(+)

n(H^(+))_rest = 0,01 mol - 0,005 mol = 0,005 mol

c(H^(+))_efter = (0,005*mol)/(1,5*L) = 0,003333 mol/L = 0,003333 M

da HCl er STÆRK,
gælder

pH = -log(c(H^(+))_efter) = -log(0,003333) = 2,47712 = ca. 2,5

Skriv et svar til: Beregning af pH.

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.