Расчеты при приготовлении буферных растворов

Рассмотрим расчет значений объемов исходных растворов, необходимых для приготовления заданного объема буферного раствора с заданным значением рН, на примере лабораторной работы № 12 [5].

Вариант 1. Приготовление ацетатного
буферного раствора

Алгоритм действий:

1. Рассчитать отношение концентраций компонентов ацетатного буфера, зная необходимое значение рН буферного раствора и табличное значение pK_а уксусной кислоты. В результате получим численное значение:

2. В буферном растворе отношение концентраций компонентов всегда равно отношению количества молей компонентов, поскольку они находятся в одном и том же объеме раствора:

3. При сливании растворов уксусной кислоты и гидроксида натрия протекает реакция:

Для того, чтобы получился буфер, состоящий из СН₃СООН и СН₃СООNa, кислоту надо взять в избытке по отношению к щелочи Þ при одинаковых концентрациях исходных растворов (0,1 моль/л) всегда V _кисл > V _щел.

4. Рассчитаем, сколько моль эквивалентов СН₃СООН и NaOH надо взять:

5. После протекания реакции в растворе останется непрореагировавшей уксусной кислоты:

,

а соли образуется столько же моль эквивалентов, сколько было взято щелочи, т. е.

Следовательно,

6. Для окончательного расчета составим систему из двух уравнений с двумя неизвестными объемами. Для удобства записи введем обозначения:

V _кисл, мл = x

V _щел, мл = y

Учтем, что согласно методике проведения лабораторной работы

x + y =50 мл (или x + y = 100 мл)

Тогда получим:

В результате решения системы уравнений получаем два искомых объема исходных растворов уксусной кислоты и гидроксида натрия.

Вариант 2. Приготовление аммиачного
буферного раствора

Алгоритм действий:

1. Рассчитать отношение концентраций компонентов аммиачного буфера, зная необходимое значение рН буферного раствора и табличное значение pK_b аммиака. В результате получим численное значение:

2. В буферном растворе отношение концентраций компонентов всегда равно отношению количества молей компонентов, поскольку они находятся в одном и том же объеме раствора:

3. При сливании растворов гидроксида аммония и соляной кислоты протекает реакция:

Для того чтобы получился буфер, состоящий из NН₄ОН и NН₄Сl, основание надо взять в избытке по отношению к кислоте Þ при одинаковых концентрациях исходных растворов (0,2 моль/л) всегда
V _осн. > V _кисл..

4. Рассчитаем, сколько моль эквивалентов NН₄ОН и HCl надо взять:

5. После протекания реакции в растворе останется непрореагировавшего NН₄ОН:

,

а соли образуется столько же моль эквивалентов, сколько было взято кислоты, т. е.

Следовательно,

6. Для окончательного расчета составим систему из двух уравнений с двумя неизвестными объемами. Для удобства записи введем обозначения:

V _осн., мл = x

V _кисл., мл = y

Учтем, что согласно методике проведения лабораторной работы

x + y =50 мл (или x + y = 100 мл)

Тогда получим:

В результате решения системы уравнений получаем два искомых объема исходных растворов гидроксида аммония и соляной кислоты.