Номер 9, страница 318 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 67. Химическое равновесие в растворах. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 9, страница 318.

Условие.

9. Какую молярную концентрацию гидроксида аммония нужно создать, чтобы $pH$ полученного раствора был равен 12? Константа диссоциации $NH_4$ равна $1.7 \cdot 10^{-5}$.

Решение.

Решение 2.

Дано:

pH раствора = 12

Константа диссоциации $NH_3$ (равна константе основности $K_b$ для $NH_4OH$) = $1.7 \cdot 10^{-5}$

Найти:

Начальную молярную концентрацию гидроксида аммония $C(NH_4OH)$.

Решение:

Гидроксид аммония ($NH_4OH$) является слабым основанием и диссоциирует в водном растворе по следующему обратимому процессу:

$NH_4OH \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

1. Найдем концентрацию гидроксид-ионов ($[OH^-]$) в растворе, используя заданное значение pH.

Связь между водородным показателем (pH) и гидроксильным показателем (pOH) в водном растворе при 25°C выражается формулой:

$pH + pOH = 14$

Отсюда находим pOH:

$pOH = 14 - pH = 14 - 12 = 2$

Концентрация гидроксид-ионов связана с pOH соотношением:

$pOH = -\lg[OH^-]$

Следовательно, равновесная концентрация гидроксид-ионов равна:

$[OH^-] = 10^{-pOH} = 10^{-2}$ моль/л.

2. Используем выражение для константы диссоциации, чтобы найти начальную концентрацию гидроксида аммония.

Константа диссоциации (основности) для гидроксида аммония записывается так:

$K_b = \frac{[NH_4^+][OH^-]}{[NH_4OH]_{равн}}$

Из уравнения реакции видно, что при диссоциации образуется равное количество ионов аммония и гидроксид-ионов, поэтому их равновесные концентрации равны:

$[NH_4^+] = [OH^-] = 10^{-2}$ моль/л.

Пусть искомая начальная концентрация $NH_4OH$ равна $C$. Тогда его равновесная концентрация $[NH_4OH]_{равн}$ будет равна начальной концентрации за вычетом той части, что продиссоциировала (которая равна $[OH^-]$):

$[NH_4OH]_{равн} = C - [OH^-] = C - 10^{-2}$

Подставим все известные значения в выражение для константы диссоциации:

$1.7 \cdot 10^{-5} = \frac{(10^{-2}) \cdot (10^{-2})}{C - 10^{-2}}$

$1.7 \cdot 10^{-5} = \frac{10^{-4}}{C - 0.01}$

Теперь решим это уравнение относительно $C$:

$C - 0.01 = \frac{10^{-4}}{1.7 \cdot 10^{-5}}$

$C - 0.01 = \frac{10}{1.7} \approx 5.882$

$C = 5.882 + 0.01 = 5.892$ моль/л.

Округлим результат до сотых.

Ответ: Чтобы pH полученного раствора был равен 12, нужно создать молярную концентрацию гидроксида аммония, равную 5.89 моль/л.