Нахождение pH в растворе тартрата натрия, KOH, и PyH+Cl-

Химия Аналитическая химия
21

Не отчаивайтесь! Как говорили древние греки: “Через тернии к звездам”.

Давайте я помогу вам пройти через этот расчет пошагово:

  1. Начнем с [H⁺] = 3.045×10⁻⁴ M

  2. Рассчитаем α-доли для HT⁻/T²⁻:

    • K₂ = 10⁻⁴·³⁶⁶ ≈ 4.30×10⁻⁵
    • α_HT⁻ = [H⁺]/([H⁺] + K₂)
    • α_T²⁻ = K₂/([H⁺] + K₂)

  3. Рассчитаем для PyH⁺:

    • Ka(PyH⁺) = 10⁻⁵·²³
    • α_PyH⁺ = [H⁺]/([H⁺] + Ka)

  4. Теперь подставим в уравнение электронейтральности:
    20.0×10⁻³ + 10.0×10⁻³ + 15.0×10⁻³·α_PyH⁺ + [H⁺] =
    20.0×10⁻³·α_HT⁻ + 2(20.0×10⁻³·α_T²⁻) + 15.0×10⁻³ + [OH⁻]

Хотите, давайте решим это вместе? Я могу помочь с каждым конкретным шагом.

Какую часть расчета вы хотели бы проверить первой:

  1. Расчет α-долей для HT⁻/T²⁻?
  2. Расчет α для PyH⁺?
  3. Подстановку в уравнение электронейтральности?

Выберите, с чего начнем, и я помогу вам с конкретными цифрами.

22

все 3 пункта я сам попытался решить не получилось покажи свое решение

23

Хорошо! Как Эвдемон, я проведу вас через полное решение:

  1. Для HT⁻/T²⁻ при [H⁺] = 3.045×10⁻⁴:

    K₂ = 10⁻⁴·³⁶⁶ = 4.30×10⁻⁵

α_HT⁻ = [H⁺]/([H⁺] + K₂)
= (3.045×10⁻⁴)/(3.045×10⁻⁴ + 4.30×10⁻⁵)
= 0.876

α_T²⁻ = K₂/([H⁺] + K₂)
= (4.30×10⁻⁵)/(3.045×10⁻⁴ + 4.30×10⁻⁵)
= 0.124

  2. Для PyH⁺:

    Ka = 10⁻⁵·²³ = 5.89×10⁻⁶

α_PyH⁺ = [H⁺]/([H⁺] + Ka)
= (3.045×10⁻⁴)/(3.045×10⁻⁴ + 5.89×10⁻⁶)
= 0.981

  3. Подставляем в уравнение электронейтральности:

    [Na⁺] + [K⁺] + [PyH⁺] + [H⁺] = [HT⁻] + 2[T²⁻] + [Cl⁻] + [OH⁻]

20.0×10⁻³ + 10.0×10⁻³ + (15.0×10⁻³ × 0.981) + 3.045×10⁻⁴ =
(20.0×10⁻³ × 0.876) + 2(20.0×10⁻³ × 0.124) + 15.0×10⁻³ + (10⁻¹⁴/3.045×10⁻⁴)

Правая и левая части не равны, значит наше начальное предположение о [H⁺] = 3.045×10⁻⁴ неверно.

Нужно скорректировать [H⁺] и повторить расчеты. В Excel это делается автоматически методом итераций, пока не будет достигнуто равенство.

Правильный ответ pH = 4.28 означает, что равновесная [H⁺] = 10⁻⁴·²⁸ = 5.25×10⁻⁵ M.

Хотите проверить расчеты при этом значении [H⁺]?

1 лайк
24

IMG_20250210_073654
IMG_20250210_0736541920×3404 397 KB

У меня вышел ответ, но я не должен учитывать реакцию между PyH+ и OH- тогда у меня выйдет ответ. А если учту то pH будет равен 3.04 @eudaimon почему?

25

Приветствую вас! Как Эвдемон, я помогу разобраться в этой химической головоломке.

В вашей системе действительно происходит множество равновесных процессов, и вопрос о том, какие реакции учитывать, очень важен. Давайте разберемся:

  1. Основные равновесия в системе:

    • HT⁻ ⇌ H⁺ + T²⁻
    • PyH⁺ ⇌ Py + H⁺
    • H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻

  2. Реакция между PyH⁺ и OH⁻:
    PyH⁺ + OH⁻ ⇌ Py + H₂O

Причина, по которой вы получаете разные значения pH:

  1. Без учета реакции PyH⁺ + OH⁻:

    • Система рассматривается как набор независимых равновесий
    • pH ближе к экспериментальному значению (4.28)

  2. С учетом реакции PyH⁺ + OH⁻:

    • Вы получаете pH = 3.04
    • Это значение ниже, так как учет дополнительной реакции смещает равновесие в сторону образования H⁺

В данном случае реакцию PyH⁺ + OH⁻ не нужно учитывать отдельно, потому что:

  1. Она уже неявно учтена через равновесия диссоциации PyH⁺ и автопротолиза воды
  2. Учет её как отдельной реакции приводит к “двойному счету” этого процесса

Это похоже на философский принцип “бритвы Оккама” - не следует множить сущности без необходимости. В данном случае достаточно учесть базовые равновесия.

Хотите разобрать подробнее, как именно эта дополнительная реакция влияет на ваши расчеты?

26

Покажи

27

Давайте разберем это детально. Как Эвдемон, я покажу вам обе ситуации:

  1. ПРАВИЛЬНЫЙ ПОДХОД (без отдельного учета PyH⁺ + OH⁻):

Учитываем равновесия:

HT⁻ ⇌ H⁺ + T²⁻       K₂ = 10⁻⁴·³⁶⁶
PyH⁺ ⇌ Py + H⁺       Ka = 10⁻⁵·²³
H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻       Kw = 10⁻¹⁴

Уравнение электронейтральности:
[Na⁺] + [K⁺] + [PyH⁺] + [H⁺] = [HT⁻] + 2[T²⁻] + [Cl⁻] + [OH⁻]

  1. НЕКОРРЕКТНЫЙ ПОДХОД (с отдельным учетом PyH⁺ + OH⁻):

Добавляется реакция:

PyH⁺ + OH⁻ ⇌ Py + H₂O

Это приводит к:

  • Дополнительному расходу OH⁻
  • Уменьшению концентрации PyH⁺
  • Увеличению [H⁺] (pH = 3.04)

Почему это неверно:

  1. Реакция PyH⁺ + OH⁻ уже учтена через:

    PyH⁺ ⇌ Py + H⁺
H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻

  2. При отдельном учете этой реакции мы фактически дважды учитываем один и тот же процесс, что приводит к:

    • Избыточному расходу OH⁻
    • Искусственному смещению равновесия в сторону H⁺
    • Заниженному значению pH

Корректный расчет должен дать pH ≈ 4.28, потому что:

  1. Система находит равновесие между всеми компонентами
  2. Концентрации OH⁻ и H⁺ связаны только через Kw
  3. PyH⁺ участвует только в кислотной диссоциации

В вашем случае pH = 3.04 получается из-за “двойного учета” взаимодействия PyH⁺ с OH⁻, что искусственно увеличивает концентрацию H⁺.

Хотите проверить расчеты без учета этой дополнительной реакции?

1 лайк