3.00 g salicylic acid in 50.0 mL of 0.1130 M NaOH
Calculate the pH of a solution that is prepared by dissolving 3.00 g salicylic acid, (C6H4(OH)COOH (138.12 g/mol, Ka = 1.06×10^-3) in 50.0 mL of 0.1130 M NaOH and diluting to 500.0 mL. (The Henderson-Hasselbalch equation will not work in this case).
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Let, salicylic acid = HA
HA의 mol수 = 3.00 g / (138.12 g/mol) = 0.02172 mol
( 계산 설명 http://ywpop.tistory.com/7738 )
NaOH의 mol수 = (0.1130 mol/L) × 0.0500 L = 0.00565 mol
HA(aq) + NaOH(aq) → NaA(aq) + H2O(l)
HA의 mol수 > NaOH의 mol수 이므로,
NaOH의 mol수만큼 HA는 중화(소모)되고, NaA는 생성된다.
0.02172 – 0.00565 = 0.01607 mol HA
0.01607 mol / 0.5000 L = 0.03214 M HA
0.00565 mol / 0.5000 L = 0.01130 M NaA
HA(aq) ⇌ H^+(aq) + A^-(aq)
Ka = [H^+][A^-] / [HA]
[H^+] = Ka[HA] / [A^-]
= (1.06×10^(-3))(0.03214) / (0.01130)
= 0.003015 M
pH = -log(0.003015) = 2.521
즉, Henderson-Hasselbalch equation으로 계산하면,
pH = pKa + log([A^-]/[HA])
= -log(1.06×10^(-3)) + log(0.01130/0.03214) = 2.521
However, [H^+] is not << [HA] and [NaA]
[HA] = 0.03214 – [H^+] + [OH^-]
[A^-] = 0.01130 + [H^+] - [OH^-]
at this pH, [OH^-] will be negligible.
Ka = [H^+][A^-] / [HA]
1.06×10^-3 = [H^+](0.01130 + [H^+]) / (0.03214 – [H^+])
0.01130[H^+] + [H^+]^2 = (3.407×10^-5) - (1.06×10^-3)[H^+]
[H^+]^2 + 0.01236[H^+] - (3.407×10^-5) = 0
근의 공식으로 [H^+]를 계산하면,
[H^+] = 2.321×10^-3
pH = -log(2.321×10^-3) = 2.634
답: pH = 2.63
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