Kirjoita reaktio $ \ pu {0.05 mol} $ $ \ ce {HCN (aq) välille } $ ja $ \ pu {0.08 mol} $ $ \ ce {KOH (aq)} $ näppäimillä $ V = \ pu {500 mL} $ ja laske sitten pH.
Joten kirjoitin reaktion: $$ \ ce {HCN (aq) + KOH (aq) < = > KCN (aq) + H2O} $$
Alku: \ begin {tasaus} n_ \ mathrm {begin} (\ ce {HCN}) & = \ pu {0.05 mol} \\ n_ \ mathrm {begin} (\ ce {KOH}) & = \ pu {0.08 mol} \\ n_ \ mathrm {begin} ( \ ce {KCN}) & = – \\ n_ \ mathrm {alkaa} (\ ce {H2O}) & = – \ \ \ end {tasaus}
Loppu: \ begin {tasaus} n_ \ mathrm {end} (\ ce {HCN}) & = – \\ n_ \ mathrm {end} (\ ce {KOH}) & = \ pu {0,08 mol} – \ pu {0,05 mol} = \ pu {0,03 mol} \\ n_ \ mathrm {end} (\ ce {KCN}) & = \ pu {0.05 mol} \\ n_ \ mathrm {end} (\ ce {H2O}) & = \ pu {0,05 mol} \\ \ loppu {tasaus}
Reaktion tuote on vahvan emäksen ($ \ ce {CN -} $) suola, joka on täysin dissosioitunut vedessä: $$ \ ce {KCN (aq) – > K + (aq) + CN- (aq)} $$
Ja $$ \ ce {CN- (aq) + H2O – > HCN (aq) + OH- (aq)} $$
Tämän tietäen laskin $$ [\ ce {KCN}] = \ frac {\ pu {0,05 mol} } {\ pu {0,5 L}} = \ pu {0,1 M}; $$
Sitten käytin yhtälöä: $$ [\ ce {OH -}] _ 1 = \ sqrt {\ frac { K_ \ mathrm {w}} {K_ \ mathrm {a}} \ cdot [\ ce {KCN}]} = \ pu {1.27×10 ^ -3 M} $$
Koska minulla on vielä joitain $ \ ce {KOH} $, se hajoaa täysin luomalla $ \ ce {OH -} $ -ioneja, joten: \ begin {tasaa} [\ ce {OH -}] _ 2 & = [\ ce {KOH}] \\ [\ ce {OH -}] _ 2 & = \ frac {\ pu {0,03 mol}} {\ pu {0,5 L}} = \ pu {0,06 M} \ loppu {tasaus}
Lopuksi \ aloita {tasaus} [\ ce {OH-}] & = [\ ce { OH -}] _ 1 + [\ ce {OH -}] _ 2 \\ & = \ pu {1.27×10 ^ -3 M} + \ pu {0.06 M} = \ pu {0,06127 M} \\ \ ce {pOH} & = – \ loki [\ ce {OH- }] = – \ log (0.0617) = 1.213 \\ \ ce {pH} & = 14 – \ ce {pOH} = 12.787 \\ \ end {tasaus}
Onko oikein laskea $ [\ ce {OH -}] $ tällä tavalla?
Perustin laskelmani tähän yhtälöön:
Kun tiedämme, että aineen määrät mooleissa määritetään muodossa $ Z = Z_1 + Z_2 $ dollareissa $ K $ litraa liuosta, voimme pitää tätä pitoisuutta $ $ [X] = \ frac {Z} {K} = \ frac {Z_1 + Z_2} {K} = \ frac {Z_1} {K} + \ frac {Z_2} {K} = [X_1] + [X_2] $$
Vastaa
Vaikka olet yleensä tehnyt hyvää työtä, olet tehnyt tärkeän virheen. Syanidi-ionin hydrolyysi tulisi kirjoittaa tasapainoreaktioksi :
$$ \ ce {CN- (aq) + H2O (l) < = > HCN (aq) + OH- (aq)} $$
Tämä johtuu siitä, että $ \ ce {HCN} $ on hyvin heikko happo ja sen konjugoitu emäs heikko emäs (kotitehtävät: etsi $ \ ce {CN -} $: n $ K_b $).
Nyt, kuten oikein huomautit, on ylimääräinen $ \ ce {KOH} $ ratkaisussa, joka hajoaa kokonaan. Dissosiaation aiheuttama $ \ ce {OH -} $ työntää nyt tasapainoa:
$$ K_b = \ frac {[\ ce {HCN}] \ kertaa [\ ce {OH-}]} {[\ ce {CN -}]} $$
vasemmalla. Tämän seurauksena syanidin hydrolyysistä tulevan $ [\ ce {OH -}] $: n osuus on vähäinen ja se voidaan jättää huomioimatta. Ainoastaan $ [\ ce {OH -}] $ ylimääräisestä $ \ ce {KOH} $: sta lasketaan. Joten $ [\ ce {OH -}] \ noin 0,06 \ \ mathrm {mol / L} $.
Voimme vahvistaa tämän numeerisesti olettaen $ [\ ce {OH -}] \ noin 0,06 \ \ mathrm {mol / L} $ ja:
$$ \ frac {[\ ce {HCN}]} {[\ ce {CN -}]} = \ frac {K_b} {[\ ce {OH -}]} \ noin 0,0027 $$
Happoa $ \ ce {HCN} $ on läsnä niin vähäpätöisesti vähän syanidia.
Asiasta joissain tapauksissa se on sallittua.
Oletetaan, että lisäämme $ X $ $ n_1 $ moolia dollariin $ V \ \ mathrm {L} $, mikä antaisi molaarisuuden $ M_1 = \ frac {n_1} {V} $. Myöhemmässä vaiheessa lisätään $ n_2 $ moolia $ X $, että molaarisuus olisi $ M_2 = \ frac {n_2} {V} $.
Kokonaismolaarisuus olisi:
$$ M = M_1 + M_2 = \ frac {n_1} {V} + \ frac {n_2} {V} = \ frac {n_1 + n_2} {V} $$
Mutta jos oli sekoittaa ratkaisumääriä, se olisi:
$$ M = \ frac {M_1V_1 + M_2V_2} {V_1 + V_2} $$
Nyt ne eivät ole enää vain lisäaineita.
Kommentit
- Koska CN- on heikon hapon konjugaattiemäs, ei pidä ' ei ole vahva perusta?
- $ pK_b = 4,79 $, niin melko heikko. Asia esimerkiksi etikkahappo / asetaatti.
- Joten pitämällä sitä heikkona emäksenä, OH- pitoisuus määritellään vain KOH-pitoisuudella johtuen siitä, että CN- ei ole tarpeeksi voimaa " varastaa " an H vedestä. Eikö?
- Se ' on runollinen tapa sanoa, mutta periaatteessa oikea.Parempi on vain tarkastella tasapainovakioilmaisua, joka kertoo sinulle $ [\ ce {HCN}] \ noin 0 $, jos ylimääräistä hydroksidia on läsnä. Ilman liikaa $ \ ce {KOH} $ asiat olisivat erilaiset. Ylimääräinen hydroksidi estää syanidihydrolyysin.
- Se ' on etsimäni kohta. Internetissä ja jopa yliopistokirjassani on vain esimerkkejä, joissa reaktiota ei ole jäljellä reaktion lopussa. Jos voin kysyä sinulta, onko syanidihydrolyysi estetty OH-emäksen vahvemman Kb: n vuoksi?
Vastaa
Ensinnäkin laskelmasi perustuu oletukseen, että HCN on vahva happo, jota se ei ole. Tarkista HCN: n ionisaatiovakio. Ja kyllä, voit lisätä mooleja suoraan, koska moolit ovat erillisiä hiukkasia, vaikka ne olisivatkin Mutta et voi lisätä pitoisuutta tai molaarisuutta, koska se riippuu tilavuudesta, ja kun otat huomioon volyymit, päädyt lopulta lisäämään mooleja uudelleen.
kommentit
- Tiedän, että HCN on heikko perusta (sen Ka on 6,2×10 ^ (- 3)), mutta ajattelin, että se reagoi vahvalla pohjalla, se neutralisoitaisiin täysin. Olenko väärässä?
- Ääretöntä aikaa, ehkä kyllä. Mutta kun lasket pH: n pH-mittarilla, se antaa sinulle hetkellisen arvon. Ja jos en ' ole väärässä, on ' myös puskurin muodostus
- Mitä tarkoitat ' ääretön aika '? Ymmärrättekö kuinka nopeasti ioniset reaktiot vedessä todella ovat? Ja ei, tässä ei ole puskurivaikutusta: Näin olisi vain osittaisen neutraloinnin kanssa, joten ' on merkittävä $ CN ^ – $ ja $ HCN $ läsnä.