¿Cuál es el pH de la solución que resulta de mezclar 20.0 ml de 0.50M HF (aq) y 50.0 ml de 0.20M NaOH (aq) a 25 grados centígrados? (Ka de HF = 7.2 x 10 ^ -4)

Responder:

Vea abajo:

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Explicación:

Empecemos por encontrar el número de moles de # NaOH # Poner en la solución, utilizando la fórmula de concentración:

# c = (n) / v #

#do#= conc en #mol dm ^ -3 #

#norte#= numero de moles

# v #= volumen en litros (# dm ^ 3 #)

# 50.0 ml = 0.05 dm ^ (3) = v #

# 0.2 veces 0.05 = n #

# n = 0.01 mol #

Y para encontrar el 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) #

Formamos 0.1 mol de # NaF # en la solución resultante de 70 ml después de que la reacción se haya completado.

Ahora, # NaF # se disociará en la solución, y el ion fluoruro, #F ^ (-) # actuará como una base débil en la solución (Volveremos a esto).

Así que ahora es un buen momento para configurar una tabla ICE para encontrar la cantidad de #OH ^ - # Iones se forma, pero primero necesitamos saber la concentración de la # NaF #, ya que las concentraciones se utilizan en la tabla ICE.

# c = (n) / v #

# c = (0.1 / 0.07) #

#c aprox. 0.143 mol dm ^ -3 # de # NaF # (# = F ^ (-)) #

La reacción del ion fluoruro y los consiguientes cambios de concentración son:

# "color (blanco) (mmmmm) F ^ (-) (aq) + H_2O (l) -> HF (aq) + OH ^ (-) (aq) #

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

# "Cambiar:" color (blanco) (iim) -xcolor (blanco) (mmm) -color (blanco) (mmm) + xcolor (blanco) (mmll) + x #

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

los # K_b # La expresión para el ion fluoruro sería:

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

Pero, ¿cómo sabemos la # K_b # para el ion fluoruro, que mencionamos antes?

Bueno, dado que la reacción ocurre a 25 grados centígrados, se aplica la siguiente propiedad:

# (K_b) veces (K_a) = 1.0 veces 10 ^ -14 #

Para un par de ácido / base y tenemos el par de # HF # y #F ^ (-) #!

Por lo tanto:

# K_b = (1.0 veces 10 ^ -14) / (7.2 veces 10 ^ (- 4) #

#K_b (F ^ (-)) aprox. 1.39 veces 10 ^ (- 11) #

Así que ahora podemos crear una # K_b # expresión y resolver para #X# para encontrar la concentración de #OH ^ (-) #, y asi encontrar el # pOH # y luego en consecuencia el # pH #.

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

# K_b # Es pequeño, por lo que la pequeña aproximación x da:

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

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

# = 1.4095 xx 10 ^ (- 6) aprox. 1.41 veces 10 ^ (- 6) #

Ahora:

# pOH = -log OH ^ (-) #

# pOH = -log 1.41 veces 10 ^ (- 6) #

#pOH aprox. 5.85 #

Y como estamos a 25 grados se aplica esta propiedad:

# pH + pOH = 14 #

Por lo tanto, # pH = 14-5.85 #

#color (azul) (pH = 8.15) #