0.452 M HCl 204 mL 0.400 M CH3COONa 0.500 L buffer

A buffer is prepared by mixing

204 mL of 0.452 M HCl and

0.500 L of 0.400 M sodium acetate.

a. What is the pH?

b. How many grams of KOH must be added

to 0.500 L of the buffer

to change the pH by 0.15 units?

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> CH3COOH의 Ka = 1.8×10^(-5)

---> pKa = –log(1.8×10^(-5)) = 4.7447

a. What is the pH?

HCl의 몰수

= (0.452 mol/L) (204/1000 L) = 0.092208 mol

CH3COONa의 몰수

= (0.400 mol/L) (0.500 L) = 0.200 mol

HCl + CH3COONa → CH3COOH + NaCl

반응 후,

남아있는 CH3COONa의 몰수

= 0.200 – 0.092208

= 0.107792 mol (짝염기)

생성된 CH3COOH의 몰수

= 0.092208 mol (약산)

---> HCl의 몰수만큼 생성된다.

Henderson-Hasselbalch 식

pH = pKa + log([짝염기]/[약산])

( 참고 https://ywpop.tistory.com/1926 )

= 4.7447 + log(0.107792 / 0.092208)

= 4.81

답: pH = 4.81

b. How many grams of KOH must be added

to 0.500 L of the buffer

to change the pH by 0.15 units?

기존 완충용액의 부피

= 0.204 + 0.500 = 0.704 L

---> 여기서 0.500 L만 사용했으니,

0.500 L 완충용액 속,

약산과 짝염기의 몰수를 계산해야 한다.

(0.092208 mol / 0.704 L) × 0.500 L

= (0.092208 / 0.704) × 0.500

= 0.0654886 mol CH3COOH (약산)

(0.107792 mol / 0.704 L) × 0.500 L

= (0.107792 / 0.704) × 0.500

= 0.0765568 mol CH3COONa (짝염기)

약산 완충용액에 강염기를 가하면,

완충용액의 pH는 약간 증가한다.

4.81 + 0.15 = 4.96

약산 완충용액에 강염기를 가하면,

HA(aq) + OH^-(aq) → A^-(aq) + H2O(l)

가한 강염기의 몰수만큼

약산의 몰수는 소비(감소)되고,

짝염기의 몰수는 생성(증가)된다.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/16401 )

가한 강염기(KOH)의 몰수 = x 라 두면,

pH = pKa + log([짝염기]/[약산])

log([짝염기]/[약산]) = pH – pKa

[짝염기]/[약산] = 10^(pH – pKa)

(0.0765568 + x) / (0.0654886 – x)

= 10^(4.96 – 4.7447) = 1.6417

0.0765568 + x = (0.0654886)(1.6417) – 1.6417x

2.6417x = (0.0654886)(1.6417) – 0.0765568

x = [(0.0654886)(1.6417) – 0.0765568] / 2.6417

= 0.011718 mol

---> KOH의 몰수

KOH의 몰질량 = 56.11 g/mol 이므로,

0.011718 mol × (56.11 g/mol) = 0.657497 g KOH

답: 0.657 g

[키워드] HCl + CH3COONa buffer, 아세트산 완충용액의 pH 기준

0.452 M HCl 204 mL 0.400 M CH3COONa 0.500 L buffer