2011年6月8日 星期三

氫氰酸的滴定

化學原理啟迪197
1.     氫氰酸氣體(HCN)會導致呼吸系統受阻,因此是極毒的物質。溶解於水中的氫氰酸是非常弱的酸(Ka6.2×1010)。如果有一個0.100M HCN樣品50.0mL,被0.100M NaOH滴定,計算這個溶液在以下情況的pH值。
a.增加8.00 mL0.100M NaOH
2.     【解題】化學計量問題:氫氰酸溶液加入8.00mL0.100 M NaOH之後,我們得到以下的結果:
3.     平衡問題:現在溶液內的主要物質是:
HCN,  CN,  Na+  H2O
4.     酸的解離平衡方程式
HCN(aq) ←→ H+(aq) + CN(aq)
的平衡位置,將會決定溶液的pH值:
5.     把以上的數值代入Ka方程式,得到
6.2×1010Ka[H+][CN][HCN]
={x(0.8058.0)+x)〕}/{(4.258.0+x
=(0.804.2
x =3.3×109 M[H+]  並且pH8.49
6.     b. 0.100 M NaOH滴定到當量一半的位置。
7.     【解題】原始溶液含有的HCN可從體積與莫耳濃度獲得:
50.0 mL × 0.100 M 5.00 mmol
8.     當量點的一半的份量是2.50 mmol OH,這是多少體積的NaOH呢?
Volume of NaOH(in mL) × 0.100 M2.50 mmol OH
NaOH的體積=25.0 mL
9.     如同我們之前所指出的,在當量點的一半份量時,弱酸氫氰酸的濃度等於氫氰離子 [HCN]=[CN]pH值等於pKa。因此,氫氰酸溶液增加25.0mL0.100 M NaOH
pHpKalog6.2×1010)=9.21
10. C.在當量點的位置。
11. 【解題】當我們添加5.00mmolOH時,就會達到當量點。因為NaOH溶液是0.100M,所以當我們添加50.0mLNaOH時,就能抵達當量點。這個時候,氫氰酸HCN會全部變成氰離子CN。當量點的溶液的主要物質是:
CN,   Na+  H2O
12. 因此控制pH值的反應是氰離子吸引水的質子的反應:
CN(aq) + H2O(l) ←→ HCN(aq) + OH(aq)
13. 並且
KbKwKa
={1.0×10146.2×1010
1.6×105[HCN][OH][CN]
14. 平衡濃度如下
15. 把平衡濃度代入Kb方程式,解開得到
[OH]x8.9×104
16. 從離子積常數Kw,我們得到
[H+]1.1×1011 並且 pH10.96
17. 比較50.0mL 0.1M的醋酸和50.0mL 0.1M氫氰酸這二個範例,我們得到二個重要的結論。首先它們達到當量點,需要的0.1M NaOH的「份量」一樣。事實上,HCN的酸性比H C2H3O2更弱,但這都不影響它們需要的鹼的「份量」。所以是這些酸的「份量」,而不是酸的強度決定當量點
18. 第二,當量點的pH值受到酸的酸性強度的影響。醋酸的滴定反應,在當量點的位置pH值是8.72;氫氰酸的滴定反應,當量點的pH值是10.96。會出現這種差距是因為氰離子CN的鹼性強度比醋酸根離子C2H3O2強。
19. 此外,HCN滴定當量點一半的位置比HC2H3O2,這同樣是因為氰離子CN的鹼性強度比較強(或者說HCN的酸性強度比較弱)。
20. 弱酸強度深深影響它的pH曲線。下圖顯示 0.1M 50mL的各種酸樣本,被0.10M NaOH滴定的情形。特別留意,每種酸抵達當量點所需的0.10M NaOH體積都一樣,但是pH曲線則極為不同。
21. 酸性愈弱,當量點的pH值愈大。特別是隨著被滴定的酸性愈弱,當量點附近的垂直區域愈小(酸性變化愈小)
n   翻譯編寫Steven S. ZumdahlChemical Principles
徐弘毅:
1.     全世界每一個人,都有許多優點與缺點;有些殺人不眨眼的人,在戰爭時就會成為像趙雲一樣的英雄,但是如果生在民主人權時代,就必須坐牢伏法。氫氰酸氣體(HCN)會導致呼吸系統受阻,是極毒的物質。但是用在恰當的地方,就會很有用處。
2.     溶解於水中的氫氰酸是非常弱的酸(Ka6.2×1010)。如果有一個0.100M HCN樣品50.0mL,被0.100M NaOH滴定,當我們添加5.00mmolOH時,就會達到當量點,呈現弱鹼性,氫氰酸的化學性質就被改變了。
3.     所有的人類都一樣,如果沒有一技之長或缺乏社會競爭力,就很容易情緒失控,會變得暴力、貪婪、嗑藥、買醉、自殺、喜怒無常、縱欲狂歡……的事情來麻痺自己,以減輕壓力。
4.     社會上的犯罪者或脫序行為者,絕大多數的原因是:沒有一技之長或缺乏社會競爭力。如果給予恰當的專業訓練,取得專業證照,一定會變得理性、有自信,達到情緒「當量點」,就能逐漸融入社會而悔過自新。
5.     權力地位與學識能力如果不相稱,也很容易出現情緒失控的症狀,因此經常語無倫次、不守信用、縱欲狂歡…。只要重新接受足夠的專業訓練,達到情緒「當量點」情況就會改善。
6.     每一個人的權力大小不同,學識能力也不同,權力地位與學識能力相稱,情緒才容易穩定,事情才容易做得好。如果郭台銘的能力界線是管理50萬名員工,但是公司卻擴張到51萬名員工,就一定會不斷發生員工與老闆都情緒失控的狀態。
7.     有政治學者說:中國合久必分,分久必合;這是相當愚蠢沒有科學知識的說法。國家或企業領土的大小,全看管理階層的智慧與能力大小來決定,能力強自然領土可以擴大,領土擴大到超過管理能力的界線,組織就會崩潰。
8.     漢高祖劉邦的能力如果可以管理1千萬人,他的兒子能力如果只能管理500萬人,結果一定會發生許多的不幸,導致組織衰弱,甚至崩潰。為什麼馬英九會不斷的失去信用?不斷發生政府失靈等起雲劑事件?原因很簡單,他的學識與能力只足夠擔任好人里長的工作,卻野心太大,權力與能力不相稱。

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