Как изменится рН 10 %-го раствора аммиака

В 50 см3 10 %-ного раствора аммиака масса NH3 равна
т(NH3) = тр-ра∙ω(NH3)/100,
где тр-ра – масса 50 см3 раствора аммиака, г;
ω(NH3) – массовая доля аммиака в растворе, 10 %.
Масса раствора аммиака равна
тр-ра = V(NH3)∙ρ(NH3),
где V(NH3) – объём раствора аммиака, 50 см3;
ρ(NH3) – плотность раствора аммиака, равна 0,958 г/см3 (из Приложение 3).
т(NH3) = V(NH3)∙ρ(NH3)∙ω(NH3)/100;
т(NH3) = 50∙0,958∙10/100 = 4,79 (г).
Количество молей аммиака в этой массе равно
п(NH3) = т(NH3)/М(NH3),
где т(NH3) – масса аммиака в растворе, 4,79 г;
М(NH3) – молярная масса аммиака, равна 14,01 + 1,01∙3 = 17,04 г/моль.
п(NH3) = 4,79 : 17,04 = 0,2811 (моль)
Число молей HCl, добавленных к раствору аммиака, равно числу молей эквивалентов хлороводорода, так как кислота одноосновная:
п(HCl) = C(1/1 HCl)∙V(HCl)∙10-3,
где C(1/1 HCl) – молярная концентрация эквивалента раствора соляной кислоты, равна 0,1 моль/дм3;
V(HCl) – объём раствора соляной кислоты, добавленный к аммиаку, 25 см3;
10-3 – коэффициент для пересчета см3 в дм3.
п(HCl) = 0,1∙25∙10-3 = 0,0025 (моль).
В результате химической реакции
NH3 + HCl = NH4Cl
в растворе количество молей аммиака стало равно
п(NH3)1 = п(NH3) - п(HCl);
п(NH3)1 = 0,2811 – 0,0025 = 0,2786 (моль)
В результате реакции в растворе образовалось 0,0025 моль NH4Cl
Суммарный объём раствора стал равен
Vр-ра = V(NH3) + V(HCl);
Vр-ра = 50 + 25 = 75 (см3)
Концентрация оставшегося аммиака стала равна
СМ((NH3) = п(NH3)1/Vр-ра∙10-3;
СМ((NH3) = 0,2786/75∙10-3 = 3,7147 (моль/дм3).
Концентрация образовавшегося хлорида аммония равна
СМ((NH4Cl) = п(NH4Cl)/Vр-ра∙10-3;
СМ((NH4Cl) = 0,0025/75∙10-3 = 0,0333 (моль/дм3).
В растворе присутствует слабое основание и его соль, это буферная система рН буферного раствора, образованного слабым основанием и его солью, равен
рН = 14 – рКосн + lg(С(NH3)/С(NH4Cl)),
где Косн – константа диссоциации слабого основания, равна 1,8∙10-5;
рКосн = - lgКосн = - lg(1,8∙10-5) = 4,74;
С(NH3) – концентрация аммиака, равна 3,7147 моль/дм3;
С(NH4Cl) – концентрация хлорида аммония, равна 0,0333 моль/дм3.
рН = 14 – 4,74 + lg(3,7147/0,0333) = 11,31
Ответ: рН = 11,31.