Kemi

Ligevægts opgave!

06. marts 2017 af jindai (Slettet) - Niveau: A-niveau

En vandig opløsning af carbondioxid, CO2, opfører sig som en divalent syre med syrestyrkekon-stanterne Ks1= 10^-6,37 M, Ks2 = 10^-10,25 M (vandig opløsning, 25 grader C).
Ammoniak, NH3, er en monovalent, svag base med ligevægtskonstanten Kb = 10^-4,75 M (vandigopløsning, 25 grader C) for reaktionen:NH3 + H2O ? NH4 + OH
I en opløsning af ammoniumcarbonat, (NH4)2CO3, er følgende ligevægt af betydning:

NH4 + CO3^2 ? NH3 + HCO3^-
Beregn ligevægtskonstanten for denne ligevægt, og find dernæst koncentrationerne af alle species (NH3, HCO3, NH4, CO3^2-, H^+, OH^-) samt pH i en 0,150 M opløsning af ammoniumcarbonat.

Vandets ionprodukt er Kv = 1,00 · 10^-14 M^2

Nogen der kan hjælpe?

Brugbart svar (0)

Svar #1
07. marts 2017 af mathon

$K=\frac{\left [ NH_3 \right ]\cdot \left [ HC{O_3}^{-1} \right ]}{\left [ N{H_4}^+ \right ]\cdot \left [ C{O_3}^{2-} \right ]}={K_{s2}}^{-1}\cdot {K_b}^{-1}\cdot K_W$

$K=\left (10^{-10{,}25}\; M \right )^{-1}\cdot \left ( 10^{-4{,}75}\; M \right )^{-1}\cdot \left ( 10^{-14}\; M^2 \right )=10$

Brugbart svar (0)

Svar #2
07. marts 2017 af mathon

detaljer:
$\frac{\left [ C{O_3}^{2-} \right ]\cdot \left [ H_3O^+ \right ]}{\left [ HC{O_3}^- \right ]}=K_{s2}$

$\frac{\left [ N{H_4}^+ \right ]\cdot \left [ OH^- \right ]}{\left [ NH_3 \right ]}=K_b$

Brugbart svar (0)

Svar #3
10. marts 2017 af mathon

korrektion:

$K=\frac{\left [ NH_3 \right ]\cdot \left [ HC{O_3}^{-1} \right ]}{\left [ N{H_4}^+ \right ]\cdot \left [ C{O_3}^{2-} \right ]}={K_{s2}}^{-1}\cdot {K_b}^{-1}\cdot{ K_V}^{-1}$

$K=\left (10^{-10{,}25}\; M \right )^{-1}\cdot \left ( 10^{-4{,}75}\; M \right )^{-1}\cdot \left ( 10^{14}\; M^{-2} \right )=10^{29}\; M^{-4}$

Brugbart svar (0)

Svar #4
11. marts 2017 af mathon

se bort fra korrektioneni #3:

$\frac{\left [ NH_3 \right ]\cdot \left [ HC{O_3}^{-} \right ]}{\left [ N{H_4}^+ \right ]\cdot \left [ C{O_3}^{2-} \right ]}=10$

Brugbart svar (0)

Svar #5
12. marts 2017 af mathon

For ion-koncentrationerne
haves:
$\frac{\left [ NH_3 \right ]\cdot \left [ HC{O_3}^{-} \right ]}{\left [ N{H_4}^+ \right ]\cdot \left [ C{O_3}^{2-} \right ]}=10$

$\frac{(x\; M)\cdot(x\; M)}{((0{,}15-x)\; M)\cdot((0{,}15-x)\; M)}=10\; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; 0<x<0{,}15$

x=0{,}113962

hvoraf
$\left [ N{H_4}^+ \right ]=\left [ C{O_3}^ {2-}\right ]=(0{,}15-x)\; M=0{,}036\; M$

$\left [ N{H_3} \right ]=\left [ HC{O_3}^ {-}\right ]=x\; M=0{,}114\; M$
endvidere:
$\frac{\left [ C{O_3}^{2-} \right ]\cdot \left [ H_3O^+ \right ]}{\left [ HC{O_3}^- \right ]}=K_{s2}$

$\left [ H_3O^+ \right ]=K_{s2}\cdot \frac{\left [ HC{O_3}^- \right ]}{\left [ C{O_3}^{2-} \right ]}$

$\left [ H_3O^+ \right ]=\left ( 10^ {-10{,}25}\; M\right )\cdot \frac{0{,}114}{0{,}036}=1{,}55\cdot 10^{-10}\; M$

$\left [ OH^- \right ]=\frac{ 10^ {-14}\; M^2}{1{,}55\cdot 10^{-10}\; M}=6{,}45\cdot 10^{-5}\; M$

Brugbart svar (0)

Svar #6
12. marts 2017 af mathon

Korrektion til #5:

$\frac{\left [ NH_3 \right ]\cdot \left [ HC{O_3}^{-} \right ]}{\left [ N{H_4}^+ \right ]\cdot \left [ C{O_3}^{2-} \right ]}=10$

$\frac{(x\; M)\cdot(x\; M)}{((0{,}30-x)\; M)\cdot((0{,}15-x)\; M)}=10\; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; 0<x<0{,}15$

x=0{,}138197

hvoraf
$\left [ N{H_4}^+ \right ]=(0{,}30-x)\; M=0{,}162\; M$

   $\left [ C{O_3}^{2-} \right ]=(0{,}15-x)\; M=0{,}0118\; M$

   $\left [ N{H_3} \right ]=\left [ HC{O_3}^ {-}\right ]=x\; M=0{,}138\; M$

endvidere:
$\left [ H_3O^+ \right ]=K_{s2}\cdot \frac{\left [ HC{O_3}^- \right ]}{\left [ C{O_3}^{2-} \right ]}$

$\left [ H_3O^+ \right ]=\left ( 10^ {-10{,}25}\; M\right )\cdot \frac{0{,}138}{0{,}0118}=6{,}58\cdot 10^{-10}\; M$

$\left [ OH^- \right ]=\frac{ 10^ {-14}\; M^2}{6{,}58\cdot 10^{-10}\; M}=1{,}52\cdot 10^{-5}\; M$

Skriv et svar til: Ligevægts opgave!

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.