Odpowiedź :
Witaj :)
W zadaniu mamy do czynienia z układami buforowymi. Kwas mrówkowy oraz mrówczan sodu tworzą bufor mrówczanowy. Bufor ten jest buforem o charakterze kwasowym. pH takiego buforu obliczamy ze wzoru Hendersona-Hasselbalcha:
[tex]\Large \boxed{pH=pK_a-\log \frac{C_{HCOOH}}{C_{HCOONa}} }[/tex]
Część 1: Obliczenie pH buforu mrówczanowego, gdy stosunek objętościowy kwasu mrówkowego do mrówczanu sodu wynosi 10:1
Wiemy, że stosunek objętościowy kwasu mrówkowego do mrówczanu sodu wynosi 10:1, wobec czego przyjmujemy, iż:
[tex]V_{HCOOH}=10dm^3\\V_{HCOONa}=1dm^3[/tex]
Bufor ten powstaje na skutek zmieszania 10dm³ kwasu i 1dm³ soli. Nasze zadanie sprowadza się do obliczenia stężeń każdego ze składników buforu po zmieszaniu. Wobec czego:
- Obliczam liczbę moli kwasu oraz soli w roztworach wyjściowych:
[tex]n_{HCOOH}=C^p_{HCOOH}\cdot V_{HCOOH}=1mol/dm^3\cdot 10dm^3=10mol\\n_{HCOONa}=C^p_{HCOONa}\cdot V_{HCOONa}=1mol/dm^3\cdot 1dm^3=1mol[/tex]
Znamy już liczby moli naszych składników.
- Obliczam stężenie molowe każdego ze składników buforu po zmieszaniu przyjmując, iż objętość całkowita buforu jest równa sumie objętości kwasu i soli:
[tex]\large \boxed{C_{HCOOH}=\frac{n_{HCOOH}}{V_{HCOOH}+V_{HCOONa}}=\frac{10mol}{11dm^3}= 0,91mol/dm^3}[/tex]
[tex]\large \boxed{C_{HCOONa}=\frac{n_{HCOONa}}{V_{HCOOH}+V_{HCOONa}}=\frac{1mol}{11dm^3}= 0,091mol/dm^3}[/tex]
Do obliczenia pH potrenujemy poznać wartość pKa. Jest to nic innego, jak ujemny logarytm dziesiętny ze stałej dysocjacji kwasu. Obliczmy go:
[tex]pKa=-\log(1,8\cdot 10^{-4})=3,74[/tex]
Nie pozostaje nam nic innego, jak obliczyć pH tego roztworu, korzystając z początkowego wzoru na pH:
[tex]\large \boxed{pH=3,74-\log\frac{0,91mol/dm^3}{0,091mol/dm^3} =3,74-1=2,74}[/tex]
ODP.: pH tego roztworu wynosi 2,74
Część 2: Obliczenie pH buforu mrówczanowego, gdy stosunek objętościowy kwasu mrówkowego do mrówczanu sodu wynosi 1:10
W tej części zadania nie będziemy musieli obliczać stężeń składowych buforu, ponieważ skorzystamy z części 1 naszego zadania. Widzimy, że stosunek objętościowy kwasu do soli jest odwrotny niż w części 1, przy zachowaniu takich samych stężeń początkowych. Wobec czego stężenie końcowe kwasu będzie równe stężeniu końcowemu soli i na odwrót, Wobec tego możemy zapisać, że:
[tex]C_{HCOOH}=0,091mol/dm^3\\C_{HCOONa}=0,91mol/dm^3[/tex]
Możemy od razu obliczyć pH :)
[tex]\large \boxed{pH=3,74-\log\frac{0,091mol/dm^3}{0,91mol/dm^3} =3,74-(-1)=3,74+1=4,74}[/tex]
ODP.: pH tego roztworu wynosi 4,74.
