Buffer oppgave KJ2

[kareena95]

hei , det er en oppgave jeg har gjort. Men jeg får feil svar. Så jeg lurer på hva jeg har gjort feil
Oppgaven er slik:

Du har 250mL 0.750mol/L NH3 i et begerglass så tilsetter du 3.50mol/L HCL for å lage en buffer
a)regn ut pH-verdien ved 20.00mL tilsat saltsyre
b) Finn den største bufferkapasiteten du kan oppnå i dette forsøket

Det jeg gjorde:
a) 0.25L*0.750mol/L=0.1875mol
0.02L*3.50mol/L=0.07mol
NH3+HCL <==> NH4+Cl-
PKa=9.3
(NH3)=0.1875-x
(NH4)=0.07+x
(hvordan jeg setter inn i formelen, kan du se på bildet jeg har lagt til)

b) Hvordan gjør man det? har aldri gjort en likende oppgave før

[Gjest]

noen som klarer oppgave b)?

[Gjest]

noen som klarer oppgave b)?

?

[Drezky]

noen som klarer oppgave b)?

?

Reaksjonslikningen:

[tex]NH_3+H_2O \rightleftharpoons NH_4^++OH^-[/tex]

Man tilsetter saltsyre [tex]HCl\overset{H_2O}{\rightarrow} Cl^-+H_3O^+[/tex] slik at total reaksjonslikning blir:

[tex]NH_3+H_3O^+\Rightarrow NH_4^++H_2O[/tex]

Dermed får vi at [tex]n( NH_4^+)_{initial}+x[/tex] og [tex]n(NH_3)_{initial}-x[/tex]. Den tilsatte mengden saltsyre:

[tex]n(HCl)=n(H_3O^+)=0.02L*3.50M=0.07mol[/tex]

Slik at :
[tex]n(NH_3)=n(NH_3)_{initial}-0.07mol=0.1175mol[/tex] og [tex]n(NH_4^+)=n(NH_4^+)_{initial}=n(H_3O^+)=0.07mol[/tex]

Innsatt i :
[tex]pH=pK_a+log\left ( \frac{\left [ A^- \right ]}{\left [ HA \right ]} \right )[/tex] gir oss at:

[tex]pH=9.25+log\left ( \frac{\frac{0.1175mol}{0.250L+0.02L}}{\frac{0.07mol}{0.250+0.02L}} \right )\approx 9.47[/tex]

Legg merke til at [tex]pH>pK_a[/tex] som betyr at bufferen er nærmere ytterpunktet på den basiske siden [tex]pH=pK_a\pm 1[/tex]. Dvs. vi trenger å tilsette mindre base for å nå ytterpunktet i bufferen ([tex]pH=pK_a+1[/tex]) enn motsatt. Derfor kan vi finne bufferkapasiteten i base retning.
Tar ikke med [tex]V_{total}[/tex], siden det er i begge brøker og kan strykes vekk.

[tex]pH=pK_a+log\left ( \frac{n(NH_3+xmol)}{n(NH_4^-xmol)} \right )[/tex]. Substitusjon av [tex]pH=pK_a+1[/tex] gir

[tex]1=log\left ( \frac{n(NH_3)+xmol}{n(NH_4^+)-xmol} \right )\Leftrightarrow 10n(NH_4^+)-10xmol=n(NH_3)+xmol[/tex]

Gir oss at :
[tex]x=-\frac{n(NH_3)-10n(NH_4^+)}{11}=-\frac{0.1175mol-10*0.07mol}{11}\approx 0.053mol[/tex]



Bufferkapsiteten er kjent som stoffmengden sterke syre eller base som kan tilsettes 1 L v bufferen før den er sprengt.

Dvs av kapasiteten er [tex]\frac{0.053mol}{0.250L+0.02L}*1L=0.19mol[/tex]

EDIT:
Jeg ser at jeg ikke har lest oppgaven skikkelig. Oppgaven spør om å finne den største bufferkapasiteten, og dette må jo være det samme som å finne hvor mye sterk syre du kan tilsette før [tex]pH=pK_a-1[/tex] ettersom [tex]pH>9.25[/tex] er intervallet [tex]pK_a-1>pK_a+1[/tex], men fremgangsmåten burde dog være riktig =)

[Gjest]

noen som klarer oppgave b)?

?

Reaksjonslikningen:

[tex]NH_3+H_2O \rightleftharpoons NH_4^++OH^-[/tex]

Man tilsetter saltsyre [tex]HCl\overset{H_2O}{\rightarrow} Cl^-+H_3O^+[/tex] slik at total reaksjonslikning blir:

[tex]NH_3+H_3O^+\Rightarrow NH_4^++H_2O[/tex]

Dermed får vi at [tex]n( NH_4^+)_{initial}+x[/tex] og [tex]n(NH_3)_{initial}-x[/tex]. Den tilsatte mengden saltsyre:

[tex]n(HCl)=n(H_3O^+)=0.02L*3.50M=0.07mol[/tex]

Slik at :
[tex]n(NH_3)=n(NH_3)_{initial}-0.07mol=0.1175mol[/tex] og [tex]n(NH_4^+)=n(NH_4^+)_{initial}=n(H_3O^+)=0.07mol[/tex]

Innsatt i :
[tex]pH=pK_a+log\left ( \frac{\left [ A^- \right ]}{\left [ HA \right ]} \right )[/tex] gir oss at:

[tex]pH=9.25+log\left ( \frac{\frac{0.1175mol}{0.250L+0.02L}}{\frac{0.07mol}{0.250+0.02L}} \right )\approx 9.47[/tex]

Legg merke til at [tex]pH>pK_a[/tex] som betyr at bufferen er nærmere ytterpunktet på den basiske siden [tex]pH=pK_a\pm 1[/tex]. Dvs. vi trenger å tilsette mindre base for å nå ytterpunktet i bufferen ([tex]pH=pK_a+1[/tex]) enn motsatt. Derfor kan vi finne bufferkapasiteten i base retning.
Tar ikke med [tex]V_{total}[/tex], siden det er i begge brøker og kan strykes vekk.

[tex]pH=pK_a+log\left ( \frac{n(NH_3+xmol)}{n(NH_4^-xmol)} \right )[/tex]. Substitusjon av [tex]pH=pK_a+1[/tex] gir

[tex]1=log\left ( \frac{n(NH_3)+xmol}{n(NH_4^+)-xmol} \right )\Leftrightarrow 10n(NH_4^+)-10xmol=n(NH_3)+xmol[/tex]

Gir oss at :
[tex]x=-\frac{n(NH_3)-10n(NH_4^+)}{11}=-\frac{0.1175mol-10*0.07mol}{11}\approx 0.053mol[/tex]



Bufferkapsiteten er kjent som stoffmengden sterke syre eller base som kan tilsettes 1 L v bufferen før den er sprengt.

Dvs av kapasiteten er [tex]\frac{0.053mol}{0.250L+0.02L}*1L=0.19mol[/tex]

EDIT:
Jeg ser at jeg ikke har lest oppgaven skikkelig. Oppgaven spør om å finne den største bufferkapasiteten, og dette må jo være det samme som å finne hvor mye sterk syre du kan tilsette før [tex]pH=pK_a-1[/tex] ettersom [tex]pH>9.25[/tex] er intervallet [tex]pK_a-1>pK_a+1[/tex], men fremgangsmåten burde dog være riktig =)

takk, men får det ikke til å stemme?

svaret skal være 0.277 mol?

[Drezky]

takk, men får det ikke til å stemme?

svaret skal være 0.277 mol?

Kan du vise utregning?

[Hsg]

Får ikke sette til å stemme?? Får et tall som er høyere enn 0.277 mol. Hvordan får fasiten det?

[jintub22]

Vi får størst bufferkapasitet når konsentrasjonen av basen (NH3) er lik konsentrasjonen av syren (NH4+).
Vi får det dersom vi tilsetter halvparten så mye HCl som NH3.
NH3 + HCl --> NH4+ +Cl-
0.1875 mol

[jintub22]

Vi får størst bufferkapasitet når konsentrasjonen av basen (NH3) er lik konsentrasjonen av syren (NH4+).
Vi får det dersom vi tilsetter halvparten så mye HCl som NH3 (0.1875 mol fra forrige oppgaven).
NH3 + HCl --> NH4+ +Cl-
før reaksjonen: 0.1875 mol 0.1875 mol/2 ingen ingen
etter reaksjonen: 0.093875 mol ingen 0.093875 mol
Derfra kan vi sette opp en ny likning for den største bufferkapasiteten:
8.25 = 9.25 + lg (0.09375 -x)/(0.09375 +x)
CAS gir x= 0.077 mol
Siden at HCl har fått en ny volum, må vi dele 0.077 med volumet til NH3 (0.25 L) og det nye volumet til HCl.
V(HCl) =0.09375 mol/ 3,50 M= 0.02679 L
Bufferkapasiteten: 0.077mol /(0.25 L + 0.02679 L)= 0.277 mol