Írja meg a reakciót $ \ pu {0,05 mol} $ $ \ ce {HCN (aq) között } $ és $ \ pu {0.08 mol} $ $ \ ce {KOH (aq)} $ a $ V = \ pu {500 mL} $ értékkel, majd számítsa ki a pH-értéket.
Így írtam a reakciót: $$ \ ce {HCN (aq) + KOH (aq) < = > KCN (aq) + H2O} $$
Kezdés: \ begin {align} 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 {begin} (\ ce {H2O}) & = – \ \ \ end {align}
Vége: \ begin {align} 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} \\ \ vége {align}
A reakció eredménye egy erős bázis ($ \ ce {CN -} $) sója, amely teljesen disszidál a vízben: $$ \ ce {KCN (aq) – > K + (aq) + CN- (aq)} $$
És $$ \ ce {CN- (aq) + H2O – > HCN (aq) + OH- (aq)} $$
Ennek ismeretében kiszámoltam a $$ [\ ce {KCN}] = \ frac {\ pu {0,05 mol} értéket } {\ pu {0,5 L}} = \ pu {0,1 M}; $$
Ezután a következő egyenletet használtam: $$ [\ ce {OH -}] _ 1 = \ sqrt {\ frac { K_ \ mathrm {w}} {K_ \ mathrm {a}} \ cdot [\ ce {KCN}]} = \ pu {1.27×10 ^ -3 M} $$
Mivel még mindig vannak $ \ ce {KOH} $, teljesen disszociál a $ \ ce {OH -} $ ionok létrehozásakor, tehát: \ begin {align} [\ ce {OH -}] _ 2 & = [\ ce {KOH}] \\ [\ ce {OH -}] _ 2 & = \ frac {\ pu {0,03 mol}} {\ pu {0,5 L}} = \ pu {0,06 M} \ end {align}
Végül \ begin {align} [\ ce {OH-}] & = [\ ce { OH -}] _ 1 + [\ ce {OH -}] _ 2 \\ & = \ pu {1,27×10 ^ -3 M} + \ pu {0,06 M} = \ pu {0,06127 M} \\ \ ce {pOH} & = – \ log [\ ce {OH- }] = – \ log (0.0617) = 1.213 \\ \ ce {pH} & = 14 – \ ce {pOH} = 12.787 \\ \ end {align}
Helyes a $ [\ ce {OH -}] $ ilyen módon történő kiszámítása?
Számításaimat erre az egyenletre alapoztam:
Tudva, hogy az anyajegy anyagmennyiségét $ Z = Z_1 + Z_2 $ határozza meg $ K $ liter oldatban, ezt a koncentrációt $ -nak tekinthetjük. $ [X] = \ frac {Z} {K} = \ frac {Z_1 + Z_2} {K} = \ frac {Z_1} {K} + \ frac {Z_2} {K} = [X_1] + [X_2] $$
Válasz
Míg általában jó munkát végzett, fontos hibát követett el. A cianidion hidrolízisét egyensúlyi reakcióként kell megírni:
$$ \ ce {CN- (aq) + H2O (l) < = > HCN (aq) + OH- (aq)} $$
Ez azért van, mert $ \ ce {HCN} $ nagyon gyenge sav és konjugált bázisa gyenge bázis (házi feladat: keresse meg a $ \ ce {CN -} $ $ K_b $ értékét).
Most, ahogy kellően megjegyezted, többlet van $ \ ce {KOH} $ a megoldásban, amely teljesen disszociál. A disszociációból származó $ \ ce {OH -} $ most nyomja az egyensúlyt:
$$ K_b = \ frac {[\ ce {HCN}] \ szor [\ ce {OH-}]} {[\ ce {CN -}]} $$
balra. Ennek eredményeként a cianid hidrolíziséből származó $ [\ ce {OH -}] $ hozzájárulása elhanyagolható és figyelmen kívül hagyható. Csak a $ \ \ {{OH -}] $ dollárt kell számolni a $ \ ce {KOH} $ feleslegből. Tehát $ [\ ce {OH -}] \ kb. 0,06 \ \ mathrm {mol / L} $.
Ezt számszerűen is megerősíthetjük, ha feltételezzük, hogy $ [\ ce {OH -}] \ kb. 0,06 \ \ mathrm {mol / L} $ és a következővel:
$$ \ frac {[\ ce {HCN}]} {[\ ce {CN -}]} = \ frac {K_b} {[\ ce {OH -}]} \ kb 0,0027 $$
Tehát elhanyagolhatóan kevés cianid van jelen savként $ \ ce {HCN} $.
Ami az ügyet illeti a molaritások hozzáadása, bizonyos esetekben ez megengedett.
Tegyük fel, hogy a $ V \ \ mathrm {L} $ -hoz hozzáadunk $ X $ $ n $ $ mól $ X $ értéket, ami $ M_1 = \ frac {n_1} {V} $. Egy későbbi szakaszban hozzáadunk $ n_2 $ mol $ X $ értéket, amely molaritás $ M_2 = \ frac {n_2} {V} $ lenne.
A teljes molaritás a következő lenne:
$$ M = M_1 + M_2 = \ frac {n_1} {V} + \ frac {n_2} {V} = \ frac {n_1 + n_2} {V} $$
De ha keverni a megoldások mennyiségét, ez a következő lenne:
$$ M = \ frac {M_1V_1 + M_2V_2} {V_1 + V_2} $$
Most ezek már nem egyszerűen additívak.
Megjegyzések
- Mivel a CN- gyenge sav konjugált bázisa, nem kellene ' nem lehet erős alap?
- A $ pK_b = 4,79 $, tehát elég gyenge. Dolog pl. ecetsav / acetát.
- Tehát gyenge bázisnak tekintve az OH- koncentrációját csak a KOH koncentrációja határozza meg, annak a ténynek a következtében, hogy a CN- nem rendelkezik elegendő erővel a >
ellop " egy H-t a vízből. Ugye?
Válasz
Először is a számításod azon a feltételezésen alapul, hogy a HCN erős sav, ami nem az. Ellenőrizze a HCN ionizációs állandóját. És igen, közvetlenül adhat hozzá anyajegyeket, mert a molok különálló részecskék, még akkor is, ha De nem adhat hozzá koncentrációt vagy molaritást, mert ez térfogattól függ, és ha figyelembe vesszük a térfogatokat, akkor végül ismét anyajegyeket ad hozzá.
megjegyzések
- Tudom, hogy a HCN gyenge bázis (Ka értéke 6,2×10 ^ (- 3)), de arra gondoltam, erős bázissal reagál, teljesen semlegesítenék. Tévedek?
- Végtelen idő alatt talán igen. De amikor a pH-t pH-mérővel számítja ki, az megadja a pillanatnyi értéket. És ha nem ' nem tévedek, akkor ' is van pufferképzés
- Mit értesz a ' végtelen idő '? Rájössz, hogy milyen gyorsak az ionos reakciók a vízben? És nem, itt nincs pufferhatás: ez csak a részleges semlegesítés nél lenne így, tehát ' jelentős $ CN ^ – $ és $ HCN $ jelen van.