Какое количество граммов хлорида аммония следует прибавить к 1 литру 0,1м раствора аммиака, чтобы получить аммиачный

Чтобы решить эту задачу, воспользуемся определением pH и свойствами аммиачного буфера. Для начала, давайте разберем, что такое аммиачный буфер.

Аммиачный буфер - это раствор аммиака (NH₃) и его сопряженной кислоты, аммонийного иона (NH₄⁺). В таком буфере аммиак действует как основание, а аммоний - как кислота. Аммиачный буфер предоставляет защиту от изменения рН в растворе при добавлении кислоты или основания, так как аммиак может принять протоны, а аммоний может отдать их.

Теперь, нам нужно определить мольную концентрацию аммиака в 0,1м растворе. Для этого воспользуемся формулой:

\[C = \frac{n}{V}\]

Где C - концентрация вещества, n - количество вещества, V - объем раствора.

Так как у нас известна концентрация (C) и объем (V), мы можем рассчитать количество вещества (n) аммиака.

\[n = C \cdot V\]

В данном случае, объем раствора равен 1 литру, а концентрация аммиака равна 0,1 моль на литр. Подставим эти значения в формулу:

\[n = 0,1 \cdot 1 = 0,1 \, \text{моль}\]

Теперь, нам нужно определить количество аммония, которое нужно добавить, чтобы получить аммиачный буфер с рН=9,9. Используем формулу для расчета рН аммиачного буфера:

\[pH = pK_a + \log \left( \frac{[\text{NH}_4^+]}{[\text{NH}_3]} \right)\]

Где pH - заданный нам рН, pK_a - константа диссоциации аммиака, [\text{NH}_4^+] - концентрация аммонийного иона, [\text{NH}_3] - концентрация аммиака.

Известно, что pK_a аммиака составляет около 9,25. Мы знаем также, что соотношение концентраций аммонийного иона и аммиака в аммиачном буфере равно 1:1. Тогда, мы можем переписать формулу следующим образом:

\[9,9 = 9,25 + \log \left( \frac{[\text{NH}_4^+]}{[\text{NH}_3]} \right)\]

Теперь, давайте решим эту формулу для [\text{NH}_4^+]. Вычтем 9,25 из обеих сторон и возьмем 10^x от обоих частей, чтобы избавиться от логарифма:

\[0,65 = \log \left( \frac{[\text{NH}_4^+]}{[\text{NH}_3]} \right)\]

Теперь возведем обе части уравнения в 10:

\[10^{0,65} = \frac{[\text{NH}_4^+]}{[\text{NH}_3]}\]

Получаем:

\[3,98 = \frac{[\text{NH}_4^+]}{[\text{NH}_3]}\]

Теперь мы можем сказать, что в аммиачном буфере соотношение [\text{NH}_4^+] к [\text{NH}_3] равно 3,98 к 1.

Так как аммоний образуется при протонировании аммиака в соответствии с уравнением реакции:

\[\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^-\]

Из этого уравнения видно, что на одну молекулу аммиака образуется одна молекула аммония. Таким образом, у нас должно быть столько же граммов аммония, сколько и граммов аммиака.

Так как количество аммиака в 1-литровом растворе составляет 0,1 моль, а молярная масса (M) аммиака равна 17 г/моль, мы можем рассчитать количество граммов аммиака:

\[m(\text{NH}_3) = n \cdot M = 0,1 \cdot 17 = 1,7 \, \text{г}\]

Таким образом, нам необходимо добавить 1,7 граммов хлорида аммония к 1 литру 0,1м раствора аммиака, чтобы получить аммиачный буфер с рН=9,9.