以下は、この疑わしい質問のトランスクリプトです：

弱い一塩基性有機酸$ \ ce {HA} $は、水と$ \ ce {CHCl3} $の両方に溶けます。 $ \ ce {CHCl3} $中の$ \ ce {HA} $の溶液の$ \ pu {500.0 cm3} $は、$ \ pu {0.057 mol dm-3} $の濃度で、$ \とよく振られます。 pu {500.0 cm3} $の水で、$ \ pu {27°C} $で平衡に達することができます。次に、水層と$ \ ce {CHCl3} $層が分離します。これらの条件下では、水層のpHは3.21であることがわかります。

$ \ pu {27°C} $の水中での$ \ ce {HA} $の解離定数は$ \ pu {です。 1E-5 mol dm-3} $。

  1. 水と$ \の間の$ \ ce {HA} $の分配について、$ \ pu {27°C} $での分配係数を計算します。 ce {CHCl3} $。
  2. 2番目の実験では、$ \ ce {CHCl3} $内の同じ$ \ ce {HA} $溶液のさらに$ \ pu {500.0 cm3} $部分。 $ \ ce {HA} $の濃度は$ \ pu {0.057 mol dm-3} $であり、$ \ pu {0.027 mol dm-3} $水性$の$ \ pu {500.0 cm3} $とよく振られます。 \ ce {NaOH} $溶液で、$ \ pu {27°C} $で平衡に達することができます。

    これらの条件下で水層の$ \ mathrm {pH} $を計算します。

  3. 上記の計算で、もしあれば、あなたが行う仮定を述べてください。

私の解決策質問1。

  • pHが与えられているので、$ \ ce {[H ^ +]（aq）} $は

\ begin {align } \ mathrm {pH} & =-\ log [\ ce {H ^ +〜（aq）}] \\ [\ ce {H ^ +}〜（\ ce { aq}）] & = 10 ^ {-3.21} \\ & = 6.16 \ cdot 10 ^ {-4}〜\ mathrm {mol \、dm ^ {-3}} \\ \ end {align}

  • $ K_ \ mathrm {a} $を適切に適用することにより、$ [\ ce {HA }〜（{\ ce {aq}}）] $は水層に存在し$ 0.038〜 \ mathrm {mol \、dm ^ {-3}} $です。

  • 次へ、有機層に存在する$ [\ ce {HA}〜（\ ce {aq}）] $は、に存在する$ [\ ce {HA}〜（{\ ce {aq}}）] $を差し引くことで決定できます。 $ [\ ce {HA}〜（{\ ce {aq}}）] $の初期濃度からの水層。これにより、$ 0.019〜 \ mathrm {mol \、dm ^ {-3}} $になります。

  • 最後に、$ K_ \ mathrm {D} = \ dfrac {[\ ce {HA} _ \ mathrm {water〜layer}]} {[\ ce {HA} _を取得しました\ mathrm {organic〜layer}]} = \ dfrac {0.038〜 \ mathrm {mol \、dm ^ {-3}}} {0.019〜 \ mathrm {mol \、dm ^ {-3}}} = 2 $。

これが正しいことを願っていますが、よくわかりません。

質問2の不完全な解決策

  • $ \ ce {HA} $と$ \ ce {NaOH} $の間の反応は

$$ \ ce {HA}〜（\ ce {aq}）+ \ ce { NaOH}〜（\ ce {aq}）\ longrightarrow \ ce {NaA}〜（\ ce {aq}）+ \ ce {H2O}〜（\ ce {l}）$$

  • 存在する$ \ ce {NaOH} $のモル数は$ 0.0135〜 \ mathrm {mol} $です。

$ \ ce {HA} $の濃度と混同しています。私はこの計算をする必要がありました。最初に、有機層に存在する$ \ ce {HA} $の濃度が$ 0.019〜 \ mathrm {mol〜dm ^ {-3}} $であることがわかりました。ここでそれを使用する必要がありますか、それとも$ 0.057〜 \ mathrm {mol〜dm ^ {-3}} $ですか？

この計算を行うために想定する必要がある前提条件は何ですか？

コメント

  • 次に、有機層に存在する[HA（aq）]は、[HA（aq）を差し引くことで決定できます。 ] [HA（aq）]の初期濃度から水層に存在するため //タイプミス最後のビットは[HA（CHCl3）]の初期濃度からである必要があります。 //有効数字を考慮すると$ K_D = 2.0 $
  • パート2では、（a）CHCl3にHA（b）H20にHA（c）の合計が0.019モルあることがわかります。 A ^ -H2Oで// HAがCHCL3と水の間でどのように分配するかも知っています。 // Kaを介して水中でH +、A-、HAがどのように関係するかも知っています// $ \ ce {Na + + H + = A ^-+ OH ^-} $も知っているので、すべてを解くのに十分な方程式があります不明。

回答

平衡は、濃度ではなく、種の化学的活性に実際に依存します。したがって、両方の部分の最も重要な仮定は、化学種の活性が濃度と同じであるということです。これは、これらのソリューションにとって合理的です。経験則として、0.1モルを超える濃度の溶液の場合、想定は危険です。

あなたは「パート1 の正しい解決策に非常に近いと思いますが、少し違った言い方をします。

  • pHが与えられ、水相の$ \ ce {[H ^ +]} $は

$ [\ ce {H ^ +}] = 10 ^ {-\ mathrm {pH}} = 10 ^ {-3.21} = 6。2 \ cdot 10 ^ {-4}〜\ mathrm {mol \、dm ^ {-3}} $

の仮数pHには有効数字が2つしかないため、 $ \ ce {[H ^ +]} $

  • 水層では電荷のバランスをとる必要があるため、$ \ ce {[H ^ +] = [A ^ -] + [OH ^-]} $、ただし$ \ ce {[A ^-] > > [OH ^-] } $なので、$ \ ce {[H ^ +] = [A ^-]} $

  • $ \ ce {[H ^ +] = [を使用すると仮定できます。 A ^-]} $ $ K_ \ mathrm {a} $の式は、水層に存在する$ \ ce {[HA]} $について解くことができ、$ 0.038〜 \ mathrm {mol \、dm ^ {-3} } $。

$$ \ ce {[HA]} = \ dfrac {\ ce {[H ^ +] [A ^-]}} {1 \ times10 ^ {-5}} = \ dfrac {（6.2 \ times10 ^ {-4}）^ 2} {1 \ times10 ^ {-5}} = 0.038 $$

  • 次に、水相の$ \ ce {[A-]} $は、水相の$ \ ce {[HA]} $と比較して重要ではないため、$ \ ce {HA} $のモル数は有機層は減算によって決定することができます$ \ ce {HA} $の初期モル（0.057 * 0.50 = 0.029）から水層（0.038 * 0.5 = 0.019）に存在する$ \ ce {HA} $のモル数を計算すると、最終濃度は$ 0.020になります。有機層の$ \ ce {HA} $の〜\ mathrm {mol \、dm ^ {-3}} $。

  • 最後に、$ K_ \ mathrm {D } = \ dfrac {[\ ce {HA} _ \ mathrm {water〜layer}]} {[\ ce {HA} _ \ mathrm {organic〜layer}]} = \ dfrac {0.038〜 \ mathrm {mol \、 dm ^ {-3}}} {0.020〜 \ mathrm {mol \、dm ^ {-3}}} = 1.9 $

両方のレイヤーの $ \ ce {[HA]} $ は、2つの有効数字で知られているため、 em> $ K_D $ 値にも2つの有効数字が必要です。

質問2の場合

  • $ \ ce {HA間の反応} $および$ \ ce {NaOH} $は、ご指摘のとおり、

$$ \ ce {HA + NaOH- > Na ^ + + A ^-+ H2O} $$

  • $ \ ce {NaA} $は有機相に移行します。

  • 水相でも$ \ ce {NaA} $が形成されないと仮定します。つまり、$ \ ce {Na ^ +} $と$ \の両方が形成されます。 ce {A ^-} $イオンは完全に溶媒和されています。

  • $ \ ce {[Na ^ +]} = 0.027 $であり、体積が0.5000 $ \ mathrm {dm} ^ {-3} $であるため、モル数存在する$ \ ce {NaOH} $の量は$ 0.0135 $です。

  • 合計0.0295モルのHAから開始したため、溶液は酸性になります。

  • 料金は$ \ ce {[Na ^ +] + [H ^ +] = [A ^-] + [OH ^-]} $のバランスを取る必要があるため、ただし$ \ ce {[A ^-] > > [OH ^-]} $および$ \ ce {[Na ^ +] > > [H ^ +]} $ so $ \ ce {[Na ^ +] \ approx [A ^-]} $これは、水溶液中に$ 0.0135 $モルの$ \ ce {[A ^-]} $があり、0.016モルの$ \ ce {HA} $が水相と有機相の間で分割されていることを意味します。

  • $ 0.016 = \ ce {0.5 [HA] _ {aq} + 0.5 [HA] _ {org}} $の上から$ K_D $を使用して、$ \を決定できます。 ce {[HA] _ {aq} = 0.021} $および$ \ ce {[HA] _ {org} = 0.011} $

  • $ K_a $を使用できます$ \ ce {[H ^ +]} $

\ begin {align} 1 \ times10 ^ {-5} & = \ dfrac {\ ce {[H ^ +] [A-]}} {\ ce {[HA]}} \\ \ ce {[H ^ +]} & = \ dfrac {1 \ times 10 ^ {-5} \ ce {[HA]}} {\ ce {[A ^-]}} = \ dfrac {（1 \ times 10 ^ {-5} ）（0.021）} {0.027} = 7.7 \ times10 ^ {-6} \\ \ mathrm {pH} & = 5.11 \ end {align}

コメント

  • 有機溶媒中のカルボン酸は通常二量体を形成します。これにより、計算がはるかに困難になります。質問の内容では、この質問に対する適切な回答を得ることができないと思います。

回答

質問は少し賢く、より深い分析が必要かもしれないと思います。一塩基性有機酸はカルボン酸基とアミン基を持っている可能性があり、どちらも解離または水素結合によって水性の形で存在する可能性があります。前述の平衡および希薄な初期濃度では、水中にイオン形態があり、水性形態に分子形態があります。その平衡状態にあるHAとイオンの合計は水性の形であり、それらの合計が最初のモルよりも小さい場合、有機相のいくつかの分子である可能性があります。したがって、ここでは$ \ ce {CHCl3} $フェーズに重要な量がないようです。私の見解では。

コメント

  • アミン基を追加するだけでは'このタイプの問題。

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