Kalibreringsbuffer av metansyre og natriummetanat

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Et pH-meter må kalibreres før det kan brukes til å måle pH. Kalibreringen skjer ved hjelp av buffere med kjente pH-verdier.

En av disse bufferne skal ha pH-verdien 4,0. Denne løsningen inneholder metansyre, $HCOOH$ , og natriummetanat, $HCOONa$ . i. Hva er sur og basisk komponent i denne bufferen? ii. Hvilken komponent har størst konsentrasjon?

Skriv reaksjonslikningen for det som skjer dersom bufferen tilsettes litt salpetersyre, $H N O_{3} (a q)$ .

Du skal lage $1,0 L$ kalibreringsbuffer med pH 4,0.

Forklar hvilke to av de fire reagensene nedenfor du må velge for å få størst mulig bufferkapasitet.

$0,50 m o l / L H C O O H$
$1,0 m o l / L H C l$
$N a O H (s)$
$H C O O N a (s)$

Fasit

i) Sur komponent: $HCOOH$ . Basisk komponent: $H C O O^{-}$ . ii) $H C O O^{-}$ , fordi $pH = 4,0$ er større enn $p K_{a} = 3,75$ .

$H C O O^{-} (a q) + H_{3} O^{+} (a q) \to H C O O H (a q) + H_{2} O (l)$

$1,0 m o l / L H C l$ og $H C O O N a (s)$ , fordi de gir høyest konsentrasjon av både sur og basisk komponent.

LøsningsforslagKI-generert

Den sure komponenten er metansyre, $HCOOH$ . Den basiske komponenten er metanationet, $H C O O^{-}$ , fra natriummetanat. Natriumionet er tilskuerion.

ii) Tabellen gir $p K_{a} = 3,75$ for metansyre. Vi bruker bufferlikningen:

\begin{matrix} pH & = p K_{a} + \lg \frac{[H C O O^{-}]}{[HCOOH]} \\ 4,0 & = 3,75 + \lg \frac{[H C O O^{-}]}{[HCOOH]} \\ \lg \frac{[H C O O^{-}]}{[HCOOH]} & = 0,25 \end{matrix}

Logaritmen er positiv, så forholdet er større enn 1. Metanationet, $H C O O^{-}$ , har størst konsentrasjon. Forholdet er $10^{0,25} \approx 1,8$ .

Salpetersyre er en sterk syre og er fullstendig protolysert. Det er altså $H_{3} O^{+}$ som tilsettes. Den basiske komponenten i bufferen tar opp $H_{3} O^{+}$ :

H C O O^{-} (a q) + H_{3} O^{+} (a q) \to H C O O H (a q) + H_{2} O (l)

Nitrationet er tilskuerion. Forholdet mellom base og syre endres lite, og pH holder seg nesten konstant.

Bufferkapasiteten er størst når stoffmengdene av sur og basisk komponent er store. Forholdet mellom dem er bestemt av pH: $[H C O O^{-}] : [HCOOH] \approx 1,8$ .

Den sure komponenten kan komme fra to kilder:

$0,50 m o l / L H C O O H$ : I $1,0 L$ er det høyst $0,50 m o l$ $HCOOH$ . Med $H C O O N a (s)$ får vi da ca. $0,9 m o l$ $H C O O^{-}$ .
$1,0 m o l / L H C l$ og $H C O O N a (s)$ : Saltsyren protolyserer metanationer til metansyre, $H C O O^{-} (a q) + H_{3} O^{+} (a q) \to H C O O H (a q) + H_{2} O (l)$ . $1,0 L$ saltsyre gir $1,0 m o l$ $HCOOH$ . Vi løser ca. $2,8 m o l$ $HCOONa$ , slik at ca. $1,8 m o l$ $H C O O^{-}$ er igjen.

Med HCl og natriummetanat blir begge komponentene omtrent dobbelt så konsentrerte. Det gir størst bufferkapasitet.

De andre kombinasjonene er dårligere. $HCOOH$ og $NaOH$ gir en buffer, men $NaOH$ bruker opp noe av den sure komponenten. Summen blir bare $0,50 m o l$ . $HCl$ med $NaOH$ eller med $HCOOH$ gir ingen buffer.

Vedlegg

Vedleggene i oppgavesettet til Kjemi 2 H2024. De kunne brukes på hele eksamen, også del 1 (om hjelpemidlene).

Åpne på egen side: Tabeller og formler i kjemi

Oppgavedata

Hentet fra: Kjemi 2 H2024, del 1, oppgave 5
Del: Del 1, uten hjelpemidler, med vedlegg — les om hjelpemidler
Hjelpemidler: Skrivesaker og linjal
Vedlegg i oppgavesettet
Ingen kalkulator eller digitale verktøy. Vedleggene i oppgavesettet kan brukes på begge deler.
Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Buffer, Syrer og baser

Kalibreringsbuffer av metansyre og natriummetanat

Innstillinger

Utseende

Oppgaver og visning

Utskrift

Synkronisering

Sync på tvers av enheter

Kalibreringsbuffer av metansyre og natriummetanat

Lov på eksamen

Forstå oppgaven med en KI

Tastatursnarveier

Navigasjon

I oppgave

Kalibreringsbuffer av metansyre og natriummetanat

Kalibreringsbuffer av metansyre og natriummetanat

Lov på eksamen

Temaer