Типовые задачи. Задача 1. Рассчитайте рН ацетатного буферного раствора, приготовленного из 80 мл 0,1 н раствора СН3СООН и 20 мл 0,1 н раствора СН3СООNa

Задача 1. Рассчитайте рН ацетатного буферного раствора, приготовленного из 80 мл 0,1 н раствора СН₃СООН и 20 мл 0,1 н раствора СН₃СООNa. К_Д (СН₃СООН) = 1,74 · 10^{– 5}.

 

Дано:	Решение:
С (СН3СООН) = 0,1 н	1. Находим рКкислоты: рКкислоты = – lgКД = – lg 1,74 · 10– 5 = 4,76
Vр (СН3СООН) = 80 мл = 0,08 л
С (СН3СООNa) = 0,1 н	2. Находим рН ацетатного буферного раствора:
Vр (СН3СООNa) = 20 мл
КД (СН3СООН) = 1,74 · 10– 5	CC · VC 0,02 · 0,1 рН = рКкислоты + lg ----------- = 4,76 + lg -------------- = 4,16 CК · VК 0,08 · 0,1
--------------------------------------
рН =?
Ответ: рН = 4,16

 

Задача 2. Рассчитать рН оксалатной буферной системы, состоящей из100 см³ раствора щавелевой кислоты с концентрацией С(1/2 Н₂С₂О₄)=0,5 моль·дм ^-3 и 150 см³ растворы оксалата натрия с концентрацией С(1/2 Na₂C₂O₄)=0,25 моль·дм^-3,если К_Д (Н₂С₂О₄)=5,6·10^-2.

Дано: Решение:

V (H₂C₂O₄) = 100см³ рН=рК_Д+lgC(1/2H₂C₂O₄)·V(Na₂C₂O₄)/C(1/2H₂C₂O₄)·V(H₂C₂O₄)

С(Na₂C₂O₄) = 0,5 моль·дм^{– 3} pК_д = – lgК_д

V(Na₂C₂O₄) = 150 см³ pК_д = – lg 5,6·10^-2 = 1,25

С(1/2Na₂C₂O₄) = 0,25 моль·дм^{– 3} рН = 1,25 + lg(0,25·150)/(0,5·100)= 1,125.

К_Д (H₂C₂O₄) = 5,6·10^{– 2}

рН-? Ответ: рН = 1,125.

 

Задача 2. Рассчитайте объемы (см³) 0,1М СН₃СООН и 0,1 М СН₃СООNa, необходимые для приготовления 100 см³ буферного раствора с рН = 4,0. рК (СН₃СООН) = 4,76

Дано:	Решение:
C(СН3СООН) = 0,1моль/дм3	1. По уравнению Гендерсона-Гассельбаха:
C(СН3СООNa) = 0,1моль/дм3	рН = рК + lg (Cс·Vс)/(Cк·Vк)
Vбуф. = 100 см3	lg(Cс·Vс)/(Cк·Vк) = pH – pK
рН = 4,0	2. Подставим данные:
рК (СН3СООН) = 4,76	lg(0,1·Vс)/(0,1·Vк) = 4 – 4,76 = –0,76
V(СН3СООН) =? V(СН3СООNa) =?	3. Vс + Vк = 100 см3 lg Vс/(100 –Vc) = –0,76
Vс/(100 –Vc) = 10 -0,76 = 0,174 Vc = 14,84 см3 Vк = 100 – 14,84 = 85,16 см3
Ответ: V(СН3СООН) = 85,16 см3; V(СН3СООNa) = 14,84 см3

 

Задача 3. Рассчитайте рН фосфатного буфера, состоящего из 100 см³ 0,01 моль/дм³ NaH₂PO₄ и 20 см³ 0,1 моль/дм³ Na₂HPO₄. Как изменится рН при добавлении к этой смеси 30 мл раствора NaOH с молярной концентрацией С(NaОН) = 0,02 моль/дм³?

К_Д (Н₂РО^-₄)=1,6·10^{– 7}.

 

Дано:	Решение:
C(NaH2PO4) = 0,01моль/дм3	1. По уравнению Гендерсона-Гассельбаха:
C(Na2HPO4) = 0,1моль/дм3	рН = рК(H2PO4–) + lg (Cс·Vс)/(Cк·Vк)
V(NaH2PO4) = 100 см3	pK (H2PO4–) = – lg1,6·10– 7 = 6,8
V(Na2HPO4) = 20 см3	2. Подставим данные:
V(NaOН) = 30 см3	pH = 6,8 + lg(0,1·20)/(0,01·100) = 6,8 + lg2 = 7,1
C(NaОН) = 0,02моль/дм3	3. Роль соли (основания) в буфере выполняет Na2HPO4, а роль кислоты – NaH2PO4 H2PO4– + OH– ↔ HPO42– + H2O; HPO42– + Н+ ↔ H2PO4– кислота основание
КД (Н2РО-4)=1,6·10-7 рН =?
	При добавлении NaOH в буфере уменьшится количество кислоты NaH2PO4 и увеличится количество соли Na2HPO4. Расчет ведем в миллимолях(ммоль) n(NaOH) = 30 мл · 0,02 = 0,6ммоль
рН = 6,8 + lg(2+0,6)/(1-0,6) = 6,8 + lg(2,6/0,4) = 7,615
Ответ: рН = 7,615

 

Задача 4. Рассчитайте буферную емкость по кислоте, если при добавлении к 100 см³ гидрокарбонатного буфера с рН = 6,5 10 см³ раствора НСl с молярной концентрацией эквивалента С(НСl) = 0,1 моль/дм³ изменился до 6,3.

Дано:	Решение:
C(НСl) = 0,1 моль/дм3	1. По уравнению:
V(НСl) = 10 см3	Bк = V(HCI)·С(НСl) /Vбуф. ·ΔpH
Vбуф. = 100 см3	Bк = 10 · 0,1 / 100 · (6,5 – 6,3) = 0,05 моль/дм3
рН1 = 6,5
рН2 = 6,3
Вк =?
Ответ: Bк = 0,05 моль/дм3

Тестовые задания для самоконтроля

Выберите правильный вариант ответа

 

01. ВЫБЕРИТЕ БУФЕРНУЮ СИСТЕМУ

1) KH₂PO₄/Na₂HPO₄

2) HCl / NaCl

3) H₂SO₄/ Na₂SO₄

4) NaHSO₄/ Na₂SO₄

 

02. УКАЖИТЕ КАК НАЗЫВАЕТСЯ СДВИГ РЕАКЦИИ СРЕДЫ ОРГАНИЗМА В ЩЕЛОЧНУЮ СТОРОНУ

1) ацидоз

2) алкалоз

3) алкалемия

4) изогидрия

 

Дополните высказывание

03. СПОСОБНОСТЬ БУФЕРНЫХ СИСТЕМ СОХРАНЯТЬ ПОСТОЯНСТВО ВОДОРОДНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ СРЕДЫ НАЗЫВАЕТСЯ ___________________.

 

04. СИСТЕМА, СОСТОЯЩАЯ ИЗ СЛАБОГО ОСНОВАНИЯ И СОПРЯЖЕННОГО С НИМ ИЗБЫТКА КИСЛОТЫ, СОЗДАВАЕМОГО СОЛЬЮ ЭТОГО ОСНОВАНИЯ. НАЗЫВАЕТСЯ____________.

 

05. ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ СРЕДЫ БУФЕРНОГО РАСТВОРА ЗАВИСИТ ОТ ПРИРОДЫ КОМПОНЕНТОВ БУФЕРА, ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЕЛИЧИНЫ____________.

 

06. ИНТЕРВАЛ ЗНАЧЕНИЙ ВОДОРОДНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ СРЕДЫ, В ПРЕДЕЛАХ КОТОРОГО БУФЕРНАЯ СИСТЕМА СОХРАНЯЕТ СВОИ СВОЙСТВА, ЯВЛЯЕТСЯ _____________________