Question

无机化学缓冲溶液ph的计算？

50ml 0.1mol/l NAOH溶液 加到 0.1mol/l NH4CL中，求混合液打点ph pkb(nh3 h2o)=4.75 ，lg3=0 477

Answer 1

首先我们可以确定混合液中的配体是氨（NH3），配体的酸性可由其对应的酸 NH4+ 的 pKa 值求得：
pKa = pH + log([NH3]/[NH4+])
其中，pH 为混合液的 pH，[NH3] 和 [NH4+] 分别是混合液中 NH3 和 NH4+ 的浓度。
由于 NH4+ 是弱酸，因此其 Kb 值可以表示为：
Kb = Kw / Ka(NH4+)
其中，Kw 为水的离子积常数，Ka(NH4+) 为 NH4+ 的酸解离常数。根据 Henderson-Hasselbalch 方程，[NH3]/[NH4+] 的比值可以表示为：
[NH3]/[NH4+] = 10^(pKa-pH)
结合上述公式，可以得到：
Kb(NH3) = Kw / Ka(NH4+) = 10^(-pH+pKa)
带入已知数据，可以得到：
Kb(NH3) = 10^(-4.75+9.24) = 5.01×10^(-6)
进而求得氨的 pKb 值：
pKb(NH3) = -log(Kb(NH3)) = 5.30
同时，lg3=0.477 告诉我们在混合溶液中，NH3 和 NH4+ 的浓度之比为 3:1（因为 10^0.477≈3）。因此，我们可以设 NH3 的浓度为 x mol/L，则 NH4+ 的浓度为 3x mol/L。
考虑 NH4Cl 的解离过程：
NH4Cl(s) → NH4+(aq) + Cl-(aq)
根据该反应的离解度，可以列出 NH4+ 和 Cl- 的溶解平衡式：
NH4+ + H2O ⇌ NH3 + H3O+
Cl- + H2O ⇌ HCl + OH-
根据氨和水的化学反应式，可以列出 NH3 和 H2O 的反应式：
NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH-
根据混合溶液中 NH3 和 NH4+ 的浓度之比，以及氨的 pKb 值，可以列出 Henderson-Hasselbalch 方程：
pH = pKb(NH3) + log([NH4+]/[NH3])
代入已知数据，可以得到：
4.75 = 5.30 + log(3x/x)
解得 x = [NH3] = 0.0569 mol/L，[NH4+] = 0.1707 mol/L。
最后，我们可以计算混合液的 pH 值。由于 NH3 是弱碱，其产生的 OH- 浓度可以表示为：
[OH-] = Kb(NH3) × [NH3]
带入已知数据，可以得到：
[OH-] = 5.01×10^(-6) × 0.0569 = 2.85×10^(-7) mol/L
由于混合液是中和的，因此
[OH-] = [H3O+]
pH = -log[H3O+] = -log([OH-]) = 6.55
综上所述，混合液的 pH 值为 6.55，NH3 的 pKb 值为 5.30 。