Обучающие задачи

1. Определить рН ацетатного буферного раствора, приготовленного путем смешивания 100 см³ раствора уксусной кислоты (НAс) с молярной концентрацией 0,1 моль/дм³ и 200 см³ раствора ацетата натрия (NaAc) с молярной концентрацией 0,2 моль/дм³. Как изменится рН при добавлении к нему 30 см³ 0,2М раствора NaOH?

Решение:

а) Рассчитаем количество компонентов в буферном растворе:

nк(буф) (НАс) = 0,1 × 0,1 = 0,01 моль		подставляем в уравнение Г-Х (5.1):
nосн(буф) (NaAc) = 0,2 × 0,2 = 0,04 моль

б) Рассчитаем число моль ионов ОН, ^- внесённых с добавкой щелочи:

n (ОН^-) = c(NaOH) × V_доб = 0,2 × 0,03 = 0,006 [моль]

В результате связывания ионов ОН^- кислотой НАс происходит, изменение количеств сопряжённых кислоты и основания в буферном растворе:

nк¢(НАс) = 0,01 – 0,006 = 0,004 моль		подставляем в уравнение Г-Х (6.1):
nосн¢(NaAc) = 0,04 + 0,006 = 0,046 моль

2. Необходимо приготовить буферный раствор с рН = 4,3. В распоряжении имеются муравьиная и угольная кислоты, гидроксид натрия. Какие вещества и в каких молярных соотношениях следует смешать для приготовления нужного раствора?

Решение:

а) Проведём анализ возможных буферных систем, которые можно приготовить на основе указанных в задаче веществ:

			область буферного действия
Формиатный буферный раствор	H COONa HCOOH	рК = 3,75 Þ	рН = от 2,75 до 4, 75
Гидрокарбонатный буфер	N aHCO3 H2CO3	рК1 = 6,37 Þ	рН = от 5,37 до 7,37
Карбонатный буфер	N aHCO3 Na2CO3	рК2 =10,32 Þ	рН = от 9,32 до 11,32

Величина рН заданного буферного раствора лежит в области буферного действия формиатного буферного раствора, поэтому для его приготовления необходимо взять муравьиную кислоту и гидроксид натрия.

б) Буферный раствор с заданным значением рН готовят методом частичной нейтрализации муравьиной кислоты гидроксидом натрия.

	HCOOH	+	NaOH		HCOONa	+	H2O
начало	nк	>	х		0
окончание	nк – х		0		х

где n_к – количество кислоты в исходном растворе, х – количество добавленного NaOH, приводящее к формиатному буферному раствору с рН = 4,3. Дальнейший расчёт ведут по уравнению Г-Х (1):

Таким образом, для приготовления буферного раствора с рН = 4,3 количество муравьиной кислоты должно превышать необходимое количество гидроксида натрия в 1,28 раза.