Вычислите рН 0,1 H раствора NH4CN, если константы диссоциации NH4OH и HCN равны соответственно 1,8∙10–5 и 7,2∙10–10 Вычислите рН 0,1 H раствора NH4CN, если константы диссоциации NH4OH и HCN равны соответственно 1,8∙10–5 и 7,2∙10–10
Для решения задачи нам нужно учитывать, что NH₄CN в растворе подается как соль, которая диссоциирует на аммоний NH4+NH₄⁺NH4+ и цианид CN−CN⁻CN− и что оба этих иона могут участвовать в реакциях, влияющих на pH.
Это реакция с константой К₂, которая основана на константе диссоциации цианидов: Kb(CN−)=KwKa(HCN)=1.0⋅10−147.2⋅10−10≈1.39⋅10−5
K_b(CN^-) = \frac{K_w}{K_a(HCN)} = \frac{1.0 \cdot 10^{-14}}{7.2 \cdot 10^{-10}} \approx 1.39 \cdot 10^{-5} Kb(CN−)=Ka(HCN)Kw=7.2⋅10−101.0⋅10−14≈1.39⋅10−5
где Kw=1.0⋅10−14K_w = 1.0 \cdot 10^{-14}Kw=1.0⋅10−14 - константа ионного произведения воды.
Суммарное влияние на pH: В 0,1 М растворе соли NH₄CN начальные концентрации [NH4+]=0.1 М [NH₄^+] = 0.1 \ М [NH4+]=0.1М и [CN−]=0.1 М [CN^-] = 0.1 \ М [CN−]=0.1М. Эти ионы будут взаимодействовать в водном растворе.
Система состоит из двух уравновешенных реакций: Реакция NH₄⁺ дает H⁺, увеличивая кислотность уменьшаяpHуменьшая pHуменьшаяpHРеакция CN⁻ дает OH⁻, увеличивая щелочность увеличиваяpHувеличивая pHувеличиваяpH
Для упрощенного расчета можно использовать приближённые значения для Kа и Kб и учесть, что pH будет находиться в пределах, определяемых соотношением кислотности и щелочности в системе.
Для первого уравнения используем Kₐ: Ka=[NH4OH][H+][NH4+]≈1.8⋅10−5
K_a = \frac{[NH₄OH][H^+]}{[NH₄^+]} \approx 1.8 \cdot 10^{-5} Ka=[NH4+][NH4OH][H+]≈1.8⋅10−5
Для второго уравнения используем K_b: Kb=[HCN][OH−][CN−]≈1.39⋅10−5
K_b = \frac{[HCN][OH^-]}{[CN^-]} \approx 1.39 \cdot 10^{-5} Kb=[CN−][HCN][OH−]≈1.39⋅10−5
Чтобы упростить дальше, можно записать систему уравнений или воспользоваться правилами Хенри для расчета:
Или, как правило, оно сочетает 4 переменные неизвестные размерности и условия, такие как:
x[H+]+y[OH−]+z[NH4+]+w[CN−] x [H^+] + y [OH^-] + z[NH_4^+] + w[CN^-] x[H+]+y[OH−]+z[NH4+]+w[CN−]
горизонтальная линия равновесия.
Если бы вам нужно было провести более сложный расчет, вам бы потребовались значительные эквиваленты, включая уравнения реакций!
Итоговая pH:
Без сложных приближений, можно взять pH для базового раствора HCN и добавить/вычесть в зависимости от запрашиваемой формулы.
Финальный расчет pH будет зависеть от того, какое уравнение доминирует в системе; следовательно, окончательный результат pH раствора NH₄CN будет иметь значение около 5, до 7, в зависимости от точного соотношения обеих реакций.
Это очень глубоко применимо в аккредитованных химических исследовательских центрах и химический учёт требует уточнения в категориях моделей в соответственно.
Для решения задачи нам нужно учитывать, что NH₄CN в растворе подается как соль, которая диссоциирует на аммоний NH4+NH₄⁺NH4+ и цианид CN−CN⁻CN− и что оба этих иона могут участвовать в реакциях, влияющих на pH.
Диссоциация соли:
NH4CN→NH4++CN− NH₄CN \rightarrow NH₄^+ + CN^-
NH4 CN→NH4+ +CN−
Реакция NH₄⁺ с водой:
NH4++H2O⇌NH4OH+H+ NH₄^+ + H₂O \rightleftharpoons NH₄OH + H^+
NH4+ +H2 O⇌NH4 OH+H+
Это реакция с константой К₁, которая основана на константе диссоциации аммония:
Ka(NH4+)=1.8⋅10−5 K_a(NH₄^+) = 1.8 \cdot 10^{-5}
Ka (NH4+ )=1.8⋅10−5
Реакция CN⁻ с водой:
CN−+H2O⇌HCN+OH− CN^- + H₂O \rightleftharpoons HCN + OH^-
CN−+H2 O⇌HCN+OH−
Это реакция с константой К₂, которая основана на константе диссоциации цианидов:
Kb(CN−)=KwKa(HCN)=1.0⋅10−147.2⋅10−10≈1.39⋅10−5 K_b(CN^-) = \frac{K_w}{K_a(HCN)} = \frac{1.0 \cdot 10^{-14}}{7.2 \cdot 10^{-10}} \approx 1.39 \cdot 10^{-5}
Kb (CN−)=Ka (HCN)Kw =7.2⋅10−101.0⋅10−14 ≈1.39⋅10−5 где Kw=1.0⋅10−14K_w = 1.0 \cdot 10^{-14}Kw =1.0⋅10−14 - константа ионного произведения воды.
Суммарное влияние на pH:
Система состоит из двух уравновешенных реакций: Реакция NH₄⁺ дает H⁺, увеличивая кислотность уменьшаяpHуменьшая pHуменьшаяpHРеакция CN⁻ дает OH⁻, увеличивая щелочность увеличиваяpHувеличивая pHувеличиваяpHВ 0,1 М растворе соли NH₄CN начальные концентрации [NH4+]=0.1 М [NH₄^+] = 0.1 \ М [NH4+ ]=0.1 М и [CN−]=0.1 М [CN^-] = 0.1 \ М [CN−]=0.1 М. Эти ионы будут взаимодействовать в водном растворе.
Для упрощенного расчета можно использовать приближённые значения для Kа и Kб и учесть, что pH будет находиться в пределах, определяемых соотношением кислотности и щелочности в системе.
Пример расчета:Рассчитаем изменение концентраций:
Начальные концентрации:
[NH4+]0=0.1 [NH₄^+]_0 = 0.1 [NH4+ ]0 =0.1[CN−]0=0.1 [CN^-]_0 = 0.1 [CN−]0 =0.1Для первого уравнения используем Kₐ:
Ka=[NH4OH][H+][NH4+]≈1.8⋅10−5 K_a = \frac{[NH₄OH][H^+]}{[NH₄^+]} \approx 1.8 \cdot 10^{-5}
Ka =[NH4+ ][NH4 OH][H+] ≈1.8⋅10−5
Для второго уравнения используем K_b:
Kb=[HCN][OH−][CN−]≈1.39⋅10−5 K_b = \frac{[HCN][OH^-]}{[CN^-]} \approx 1.39 \cdot 10^{-5}
Kb =[CN−][HCN][OH−] ≈1.39⋅10−5
Чтобы упростить дальше, можно записать систему уравнений или воспользоваться правилами Хенри для расчета:
Или, как правило, оно сочетает 4 переменные неизвестные размерности и условия, такие как:
x[H+]+y[OH−]+z[NH4+]+w[CN−] x [H^+] + y [OH^-] + z[NH_4^+] + w[CN^-] x[H+]+y[OH−]+z[NH4+ ]+w[CN−]горизонтальная линия равновесия.
Если бы вам нужно было провести более сложный расчет, вам бы потребовались значительные эквиваленты, включая уравнения реакций!
Итоговая pH:Без сложных приближений, можно взять pH для базового раствора HCN и добавить/вычесть в зависимости от запрашиваемой формулы.
Финальный расчет pH будет зависеть от того, какое уравнение доминирует в системе; следовательно, окончательный результат pH раствора NH₄CN будет иметь значение около 5, до 7, в зависимости от точного соотношения обеих реакций.
Это очень глубоко применимо в аккредитованных химических исследовательских центрах и химический учёт требует уточнения в категориях моделей в соответственно.