Каково количество граммов хлорида аммония, которое необходимо добавить к 1 литру 0,1М раствора аммиака для получения

Тема вопроса: Аммиачный буфер

Пояснение: Аммиачный буфер - это раствор аммиака и его соли (хлорида аммония) в одинаковых концентрациях. Буферные растворы способны поддерживать стабильный pH при добавлении малого объема кислоты или щелочи.

Чтобы решить задачу, нужно расписать реакцию, которая происходит между аммиаком (NH3) и хлоридом аммония (NH4Cl). Реакция выглядит следующим образом:

NH3 + NH4Cl ⇌ NH4OH + HCl

В данной реакции образуется аммоний гидроксид (NH4OH) и хлороводородная кислота (HCl). Концентрации этих веществ будут равными, так как аммиачный буфер должен быть солей и основы в одинаковых количествах.

Для получения аммиачного буфера с pH=9,9, мы должны настроить равновесие pH путем соотношения амиака и его соли. При этом основность (pOH) аммонийного гидроксида будет равна 4,1 (14,0 - 9,9). Поскольку аммиум гидроксид является сильным основанием, его pOH будет равняться 14 - pKa (pKa значительно ниже 14, поэтому pOH будет выше 4,1).

Зная концентрацию раствора аммиака (0,1 М) и объем (1 л), мы можем рассчитать количество граммов хлорида аммония, которое нужно добавить. Для этого нужно использовать уравнение Нернста:

pOH = pKa + log([NH4Cl]/[NH3])

где [NH4Cl] и [NH3] - концентрации хлорида аммония и аммиака соответственно.

Преобразуя уравнение, получаем:

[NH4Cl]/[NH3] = 10^(pOH - pKa)

Заменяя значения pOH (4,1) и pKa (9,25 для NH4Cl/NH3), рассчитываем отношение концентраций:

[NH4Cl]/[NH3] = 10^(4,1 - 9,25) = 10^(-5,15)

Теперь нам нужно узнать молярную массу хлорида аммония (NH4Cl), которая равна приблизительно 53,49 г/моль.

Следовательно, чтобы получить аммиачный буфер с pH=9,9, необходимо добавить 53,49 г хлорида аммония в 1 литр 0,1 М раствора аммиака.

Советы: Для понимания таких задач по химии полезно иметь представление о буферах, равновесиях реакций и использовать уравнение Нернста для расчетов. Помните, что pH и pOH - это логарифмические шкалы, поэтому разница между значениями pH и pOH может быть выражена в виде разности логарифмов. Также имейте в виду, что pKa - это константа кислотно-основного равновесия, являющаяся логарифмической величиной.

Упражнение: Рассчитайте количество граммов хлорида аммония, которое необходимо добавить к 500 мл 0,05 М раствора аммиака для получения аммиачного буфера с pH=10,2.