[sk] Probleem met zuurconstante (zuren)
 

Als oefening voor het SE hebben we afgelopen les de volgende vraag opgekregen:

Neem 2,78 mL van een 65 massa% salpeterzuuroplossing en vul met water aan tot 1 liter. Deze oplossing heeft een pH. Hoeveel gram benzeencarbonzuur moet je oplossen in 1 liter water om een oplossing met dezelfde pH te krijgen?

Ik loop vast bij de berekening van [H₃O⁺ (aq)], want die heb je nodig om de pH te berekenen. Die concentratie moet je met de zuurconstante berekenen, maar ik snap niet hoe dat moet. Bij zwakke en geen-zuren kun je die zo uit Binas halen, maar omdat HNO₃ (aq) een sterk zuur is, is de zuurconstante >>1.

De zuurconstante is:
K_z = ( [H₃O⁺ (aq)] x [NO₃^- (aq)] ) / [HNO₃ (aq)]

Iemand help?

Ohja natuurlijk, omdat de molverhouding in de reactievergelijking 1:1 is, is [H₃O⁺ (aq)]=[HNO₃ (aq)]. Dat had ik even over het hoofd gezien. De rest lukt me zelf wel, dankje. :)

Hm vreemd, (0,0397)²/(6,5*10^-5) is in mijn GR en in google 24,25. Hoe kom je aan 0,243? Dat krijg ik er echt niet uit... En met dat antwoord moet ik bijna 3 kg benzeencarbonzuur toevoegen en dat is toch ook een beetje veel. :o

Er is gegeven dat we met een salpeterzuuroplossing van 65 massa% te maken hebben. Volgens tabel 43 van Binas (tabel 42 in de 4e druk) heeft zo'n salpeterzuuroplossing een molariteit van 14,29. In 1 liter van deze oplossing bevindt zich dus 14,29 mol salpeterzuur, dus 1 ml van deze oplossing bevat dan 1,429*10^-2 mol salpeterzuur, dus 2,78 ml van deze oplossing bevat dan 1,429*2,78*10^-2 mol salpeterzuur = 3,97*10^-2 mol salpeterzuur. We vullen met water aan tot 1 liter, dus 1 liter van de nieuwe oplossing bevat 3,97*10^-2 mol salpeterzuur. 1 mol salpeterzuur levert 1 mol H₃O⁺, dus [H₃O⁺]=3,97*10^-2 mol/l. Dit geeft een pH van 1,40.
Je wilt nu een benzeencarbonzuuroplossing maken die dezelfde pH-waarde heeft als de zojuist beschreven salpeterzuuroplossing. De molmassa van benzeencarbonzuur is 122,12 g/mol. Stel dat we x gram benzeencarbonzuur in 1 liter water oplossen, dan is de molariteit hiervan x/122,12. De zuurconstante van benzeencarbonzuur is 6,5*10^-5, dus pK_z=4,19, dus 4,19+log(122,12)-log(x)=2,80, dus log(x)=4,19-2,80+log(122,12), dus x=2672 g. Ik kom dus op dezelfde ordegrootte uit als jij, dus ik veronderstel dat er in de opstelling van de opgave ergens een fout moet zitten, hetzij in het aantal ml salpeterzuuroplossing van 65 massa%, hetzij in het massapercentage van de gegeven salpeterzuuroplossing.

benzeencarbonzuur (C6H5COOH) heeft een molaire massa van 122,12 g/mol ,niet 112,12 g/mol

Dat moest inderdaad 122,12 g/mol zijn. Ik heb het inmiddels aangepast.
Als we uitgaan van een oplossing van 26,72 g benzeencarbonzuur per liter, dan vinden we voor de pH hiervan 1/2(4,19-log(26,72/122,12))=1/2(4,19-log(6,68/30,54))
=1/2(4,19-log(3,34/15,27))=2,43, dus de salpeterzuuroplossing moet 10^-2,43 mol salpeterzuur per liter = 3,72*10^-3 mol salpeterzuur per liter bevatten. Een salpeterzuuroplossing van 65 massa% bevat 14,29 mol salpeterzuur per liter, dus 1 ml bevat dan 1,429*10^-2 mol salpeterzuur, dus van deze oplossing is dan 3,72*10^-3/(1,429*10^-2) ml = 2,60*10^-1 ml nodig. Het ligt dus meer voor de hand om in de oorspronkelijke opgave van 0,278 ml, in plaats van 2,78 ml, van een salpeterzuuroplossing van 65 massa% uit te gaan.

Nouja goed, wat het goede antwoord ook moge zijn, ik begrijp nu in ieder geval hoe je zo'n vraag aan moet pakken en daar gaat het natuurlijk om. Bedankt voor je hulp. Als het goed is hoor ik maandag in les hoe het precies zit; dat zal ik hier nog wel posten.

zoals je de vraag nu gepost hebt is het antwoord idd ongeveer 3 kg.