Opgave 1.24 Syrekonstanten for myresyre (HCOOH) er Ka (HCOOH) = 1,8 10-4.Hvor mange mL 0,100 M NaOH skal der sttes til 50,0 mL 0,100 M myresyre, for at oplsningens pH bliver 4,00?Angiv koncentrationerne af HCOOH og HCOO- i oplsningen.1) Skriv afstemte kemiske reaktionsligningerSyredissociationen: HCOOH(aq) HCOO-(aq) + H+(aq)Vands autoprotolyse: H2O(l) H+(aq) + OH-(aq)2) Skriv udtryk for ligevgtskonstanter3) MassebevarelseOmskriv syrekonstant og indst i 3) = 0,022 M= 0,039 M= 32 mL

Uddybende forklaring til forrige slide:Vi skal bestemme V(NaOH) i enheden mL, og dernst [HCOOH], [HCOO-] (implicit skal vi ogs finde [OH-]). Vi ved, at pH = 4,00 (s [H+] = 1,00 10-4 M) samt Ka = 1,8 10-4 (s pKa = 3,74)

1) F frst et overblik over kemien. Skriv ligevgten op for syren samt vands autoprotolyse.

Der er 4 strrelser som er ukendte (de variable er: V(NaOH), [HCOO-], [HCOOH] og [OH-]), s vi skal skrive mindst 4 ligninger op. Fra vands ionprodukt kan vi let finde [OH-] = 10-14/[H+] = 10-10 M, men der er stadig 3 variable, som skal bestemmes.

Myresyre er en svag syre, s ligevgten er forskudt mod venstre; typisk er kun nogle f procent p baseformen. pHstart kan evt. findes frst ved at bruge ligning (1.39 i noterne). Det giver pHstart = 2,38. Lav evt. et Bjerrumdiagram for at se protolysegraden (vist p nste slide). Det kan udregnes (via (1.47)), at kun ca. 4% af syren er dissocieret (ikke et krav for at lse opgaven). Selvom NaOH er en strk base, s er koncentrationen den samme som for den svage syre (begge er 0,10 M), s der skal tilsttes en god slat for at komme til pH = 4, hvor protolysegraden kan udregnes til 0,64. Vi kan derfor ikke se bort fra ndringen i volumen. (Det havde vret en meget nemmere opgave, hvis vi tilsatte fast eller meget koncentreret NaOH, s kunne vi nemlig negligere ndringen i volumen.)

2) Opskriv ligevgtskonstanterne: dvs. udtrykket for syrekonstanten samt vands ionprodukt.

3) Massebevarelse. [HCOOH]+[HCOO-] skal vre lig med den formelle koncentration, men vi skal huske at volumen ndres ved tilstningen af NaOH, derfor ganges Cstart med faktoren: Vstart/(Vstart+VNaOH)

4) Ladningsbevarelse: Lg alle positive ioner sammen med ladningerne som koefficienter og st denne sum lig med den tilsvarende sum for de negativer ioner. Husk, at f [Na+] med selvom den ikke fremgr eksplicit i nogen ligevgt (NaOH er letoplseligt, NaOH Na+ + OH-). Husk igen, at i denne opgave ndres systemets volumen ved tilstning af NaOH, s [Na+] m vre lig med: CNaOH*VNaOH/(VStart+VNaOH).

5) Ls nu ligningssystemet med substitutionsmetoden. Det kan gres p flere mder, men prv frst at slippe af med et led i (3) ved at omskrive syrekonstanten (2), som kun har et led (det er en kvotient). Ved denne substitution kan (3) reduceres til en ligning med 2 ukendte ([HCOO-] og VNaOH). Isoler den ene af dem, [HCOO-], og indst i (4). Nu er det en ligning med en ukendt, VNaOH. Isoler VNaOH og indst de kendte vrdier du kan her evt. approksimere en smule, men der vindes ikke s meget tid ved det.Uanset hvad giver det med to betydende cifre, at VNaOH = 32 mL. Ved at indstte i de tidligere udtryk findes :

Bjerrumdiagram for MyresyrepH = 2,38x = 0,042x = 0,65pH = 4,00pKa = 3,74 (for x = er pH = pKa)

*For 0,1 M er pH til at starte med 2,38 (1.39)pKa = 3,74x = 0,042 (kan udregnes med (1.47))*