Qual é o pH da solução que resulta da mistura de 20,0 mL de 0,50 M de HF (aq) e 50,0 mL de 0,20 M de NaOH (aq) a 25 graus centígrados? (Ka de HF = 7,2 x 10 ^ -4)

Qual é o pH da solução que resulta da mistura de 20,0 mL de 0,50 M de HF (aq) e 50,0 mL de 0,20 M de NaOH (aq) a 25 graus centígrados? (Ka de HF = 7,2 x 10 ^ -4)
Anonim

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Ver abaixo:

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Explicação:

Vamos começar encontrando o número de moles de # NaOH # colocar na solução, usando a fórmula de concentração:

# c = (n) / v #

# c #= conc in #mol dm ^ -3 #

# n #= número de moles

# v #= volume em litros (# dm ^ 3 #)

# 50,0 ml = 0,05 dm ^ (3) = v #

# 0,2 vezes 0,05 = n #

# n = 0,01 mol #

E para encontrar o número de moles de # HF #:

# c = (n) / v #

# 0.5 = (n) /0.02#

# n = 0,1 #

#NaOH (aq) + HF (aq) -> NaF (aq) + H_2O (l) #

Nós formamos 0,1 mol de # NaF # na solução resultante de 70 ml após a reação ter terminado.

Agora, # NaF # será dissociado na solução, e o íon flúor, #F ^ (-) # irá atuar como uma base fraca na solução (Voltaremos a isso).

Então agora é um bom momento para configurar uma tabela ICE para encontrar a quantidade de #OH ^ - # íons que forma, mas primeiro precisamos saber a concentração do # NaF #, como as concentrações são usadas na tabela ICE.

# c = (n) / v #

# c = (0,1 / 0,07) #

#c aproximadamente 0,134 mol dm ^ -3 # do # NaF # (# = F ^ (-) #

A reação do íon fluoreto e as consequentes mudanças de concentração são:

# "cor (branco) (mmmmm) F ^ (-) (aq) + H_2O (l) -> HF (aq) + OH ^ (-) (aq) #

# "Inicial:" cor (branco) (mm) 0.143color (branco) (mmm) -color (branco) (mmmm) 0color (branco) (mmmmll) 0 #

# "Alterar:" cor (branco) (iim) -xcor (branco) (mmm) -cor (branco) (mmm) + xcor (branco) (mmll) + x #

# "Eq:" cor (branco) (mmm) 0.143-xcolor (branco) (mii) -color (branco) (mmmm) xcolor (branco) (mmmmll) x #

o # K_b # expressão para o íon fluoreto seria:

#K_b = (OH ^ (-) vezes HF) / (F ^ (-))

Mas como sabemos o # K_b # para o íon flúor, sobre o qual falamos anteriormente?

Bem, como nos é dado que a reação ocorre a 25 graus Celsius aplica-se a seguinte propriedade:

# (K_b) vezes (K_a) = 1,0 vezes 10 ^ -14 #

Para um par ácido / base - e por acaso temos o par de # HF # e #F ^ (-) #!

Conseqüentemente:

# K_b = (1,0 vezes 10 ^ -14) / (7,2 vezes 10 ^ (- 4) #

#K_b (F ^ (-)) aproximadamente 1,39 vezes 10 ^ (- 11) #

Então agora podemos criar um # K_b # expressão e resolver para # x # para encontrar a concentração de #OH ^ (-) #e assim encontrar o # pOH # e então, consequentemente, o # pH #.

# 1.39 vezes 10 ^ (- 11) = (x ^ 2) / (0.143-x) #

# K_b # é pequeno, então a pequena aproximação x dá:

# 1.39 vezes 10 ^ (- 11) = (x ^ 2) / (0.143) #

# x = OH ^ (-) = sqrt (K_bcdot0.143) #

# = 1.4095 xx 10 ^ (- 6) aproximadamente 1,41 vezes 10 ^ (- 6) #

Agora:

# pOH = -log OH ^ (-) #

# pOH = -log 1,41 vezes 10 ^ (- 6) #

#pOH aprox 5.85 #

E como estamos a 25 graus esta propriedade se aplica:

# pH + pOH = 14 #

Conseqüentemente, # pH = 14-5,85 #

#color (azul) (pH = 8,15) #