Расчетные задачи. 1. Приготовьте 20 мл буферного раствора с рН 4,0

1. Приготовьте 20 мл буферного раствора с рН 4, 0.

Решение. Выбирают уксусную или муравьиную кислоту (так как значение pK = 4, 75, а pK = 3, 75 (K_Д = 1, 8 × 10^-4). Концентрации кислоты и соли равны: С_кисл = С_соли.

pH = p K_кисл – lg = 4, 74 – lg ;

4 = 4, 74 – lg ; 0, 74 = lg ;

0, 74 (V_кисл + 20) = lg V_кисл; V_кисл = 17мл;

V_соли = 20 – 17 = 3 мл.

2. А. Сколько ацетата натрия нужно растворить в
1 дм³ (1 л) уксусной кислоты (С = 0, 01 моль/дм³), чтобы получить буферный раствор с рН = 5?

Б. Как изменится рН этого раствора, если к 1 л буфера добавить 1 мл NaОН, имеющего концентрацию
1, 0 моль/л?

Решение:

1) pH = pK_к – lg , pK = 4, 75.

По условию рН = 5, lg С_кисл = lg 0, 01 = -2.

Подставляем в уравнение lg С_соли = pH – p K_к + lg С_кисл.

lg С_соли = 5, 00 – 4, 75 – 2 = –1, 75.

С_соли = 1, 78 × 10^-2 моль/л.

Это значит, что для получения буферного раствора с рН = 5, 0 следует в 1л СН₃СООН растворить 1, 78 × 10^-2 моль СН₃СООNа.

M = 82 г/моль.

Следовательно, масса m = 1, 78 × 10^-2 × 82 = 1, 46 г.

В. 1 мл NaOH с концентрацией 1, 0 моль/л содержит 0, 001 моль NaОН, NаОН реагирует с СН₃СООН, образуя СН₃СООNа:

СН₃СООН + NaОН = CH₃COONa + Н₂O;

С (СН₃СООН) = С₀ - 0, 001 = 0, 01 - 0, 001 = 0, 009 моль;

С (СН₃СООNа)= С₀ + 0, 001=0, 0178 + 0, 001= 0, 0188 моль/л;

рН = 4, 75 + lg () = 4, 75 + lg (2, 089) = 4, 75 + 0, 32 = 5, 07.

Вывод: добавление 1мл щелочи к 1 л буферного раствора изменит рН на 0, 07.

 

 

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение буферного действия, укажите его значение.

2. Приведите примеры буферных растворов, покажите механизм их действия.

3. Приведите примеры буферных растворов в живых организмах, укажите их роль.

4. Дайте определение буферной емкости, приведите формулы для расчета буферной емкости по кислоте Б_а и буферной емкости по основанию Б_b.

 

 

Задачи

1. Вычислите рН ацетатного буферного раствора, состоящего из равных объемов СН₃СООН и СН₃СООNа одинаковой концентрации. Константа электролитической диссоциации уксусной кислоты при 25°С равна 1, 86·10^-5.

2. В каком соотношении нужно взять растворы СН₃СООН и СН₃СООNа одинаковой концентрации, чтобы получить буферный раствор с рН = 4, 75? K = =1, 86·10^-5.

3. Вычислите рН ацетатной буферной смеси, состоящей из 2 мл 1 н СН₃СООН и 8 мл 1 н СН₃СООNа (K = 1, 86·10^-5).

4. Вычислите рН фосфатной буферной смеси, состоящей из 6 мл КН₂РО₄ (в качестве кислоты) и 4 мл К₂НРО₄ (в качестве соли) одинаковой концентрации. К (Н₂РО₄^-) = 1, 54·10^-7 при 25°С.

5. Чему равна емкость буферного раствора, если на титрование 5 мл его израсходовано 4 мл 0, 1 н НСl, сдвиг рН (Δ рН) равен 3.

6. К 100 мл буферного раствора для изменения рН от 7, 35 до 7 надо добавить 3, 6 мл 0, 5 н раствора НСl. Вычислите буферную емкость по кислоте.

7. Вычислите [Η ⁺] ацетатного буферного раствора, содержащего 0, 1 М СН₃СООН и 0, 01 М СН₃СООNа (K = 1, 86·10^-5).

8. Во сколько раз изменится [Η ⁺] в буферном растворе, содержащем 0, 1 М СН₃СООН и 0, 01 М СН₃СООNа, если разбавить его в 10 раз? Известно, что K = 1, 86·10^-5.

9. Вычислите значение [Η ⁺] в буферном растворе, содержащем 0, 1 М СН₃СООН и 0, 1 М СН₃СООNа (K = 1, 86·10^-5).

10. Аммиачно-аммонийный буферный раствор имеет рН = 9, 3. Определите концентрацию NН₄ОН, если К = 1, 8·10^-5, а концентрация NН₄Сl составляет 0, 1М.

11. Определите рН буферного раствора, содержащего 1 моль муравьиной кислоты и 1 моль формиата натрия, до разбавления и после разбавления в 50 раз, если р К _НСООН = 3, 75.

12. Определите рН буферного раствора, приготовленного смешением 20 мл 0, 2 М раствора NН₄ОН и 50 мл 0, 5 М раствора NН₄Сl, если известно, что К = 1, 8·10^-5.

13. Рассчитайте, сколько и каких реагентов нужно взять для приготовления 20 мл буферного раствора с рН = 4, 0.

14. Формиатный буферный раствор имеет рН = 3, 8. Определите концентрацию муравьиной кислоты, если концентрация НСООNа равна 0, 5М, а К _НСООН = 1, 8·10^-4.

15. Вычислите рН раствора, полученного смешением 50 мл 0, 02 М раствора НСООН и 100 мл 1 М раствора НСООNа. К _НСООН = 1, 8·10^-4.