Question

Рассчитать изменение рН при растворении 0,45 г NaOH в гидрофосфатном буферном растворе, полученном смешением 70 мл 0,3М NaH2PO4 и 30 мл 0,15М Na2HPO4.

Answer 1

В фосфатой буферной смеси ион Н2РО4ˉ играет роль кислоты, а ион НРО42– - сопряженного основания.
рН фосфатного буфера:
рН=рК (Н2РО4⁻) + lg[Na2HPO4]/[NaH2PO4]
[NaH2PO4]=С1V1/V2 = 0,3М∙70/100 = 0,21М
[Na2HPO4]=С1V1/V2 = 0,15М∙30/100 = 0,045М
рК (Н2РО4⁻) = – lgКa2 , Кa2 = 6,31×10^-8
рН= – lgКa2 + lg[Na2HPO4]/[NaH2PO4] = – lg (6,31×10^-8) + lg(0,045 / 0,21)=6,53

При добавлении к раствору 0,45 г NaOH (n=0,45 г/40 г/моль= 0,01125 моль) в системе будет протекать реакция:
NaН2РО4 + NaOH → Na2НРО4 + Н2О , или
Н2РО4– + OH– → НРО42– + Н2О
Кол-во ионов Н2РО4– уменьшится на 0,01125 моль и станет 0,21∙0,1–0,01125= 9,75×10^-3 моль, а кол-во ионов НРО42– увеличится на 0,01125 моль и станет 0,045∙0,1+0,01125 = 15,75×10^-3 моль.
Значение рН, соответствующее новому равновесию в системе:
рН=– lgКa2 +lg([К2НРО4]/[КН2РО4]) = – lg (6,31×10^-8) + lg (15,75×10^-3 /9,75×10^-3) = 7,41
След., добавление 0,45 г щелочи к 100 мл исходного буфера приведет к повышению рН раствора в пределах буферной емкости (±1).
ΔрН = 6,53 – 7,41 = –0,88