Пример 6

К 100 мл 0,5 М раствора НСООNa прилили 440 мл 0,1 Мраствора НСООН. Рассчитать буферную емкость по кислоте и по основанию для образовавшегося раствора с рН=3,8.

Решение

Рассчитаем буферную емкость по кислоте, то есть, сколько моль эквивалентов соляной кислоты нужно прибавить к 1 л буфера, чтобы понизить его рН на единицу.

Вычислим концентрации муравьиной кислоты и формиата натрия в буферном растворе.

Пусть х – число моль эквивалентов соляной кислоты, прибавленных к одномулитру буфера для уменьшения рН на единицу, то есть буферная емкость.

При добавлении соляной кислоты протекает реакция:

HCOONa + HCl = HCOOH + NaCl

Тогда концентрация муравьиной кислоты возрастет на х моль/л и станет равной (0,0018+ х) моль/л, а концентрация формиата натрия уменьшится на х моль/л и станет равной (0,0014 – х) моль/л, при этом рН понизится до 2,8.

С учетом уравнения (2.6.1), запишем:

.

Из данного выражения можно найти буферную емкость, обозначенную переменной х. Буферная емкость по кислоте равна 0,075 моль/л.

Рассчитаем буферную емкость по основанию. Пусть у – буферная емкость по основанию.

При добавлении основания протекает реакция:

HCOOH + NaOH = HCOONa + H₂O

Тогда при добавлении гидроксида натрия концентрация муравьиной кислоты уменьшится на у моль/л, а концентрация формиата натрия увеличится на у моль/л, при этом водородный показатель буфера возрастет на единицу и станет равным 4,8.

В соответствии с уравнением (2.6.1), запишем:

.

Решая это уравнение относительно у, получаем у= 0,067 моль/л. Итак, буферная емкость по основанию равна 0,067 моль/л.