50 mL 0.175 M HCOOH দ্রবণের সাথে 50 mL 0.09M NaOH যোগ করলে দ্রবণটির pH কত হবে? (K_a = 1.8 × 10^-4)

প্রশ্নের তথ্য:

• HCOOH দ্রবণের পরিমাণ = ৫০ mL = ০.০৫০ L
• HCOOH এর ঘনত্ব (M) = ০.১৭৫ M
• NaOH এর পরিমাণ = ৫০ mL = ০.০৫০ L
• NaOH এর ঘনত্ব (M) = ০.০৯ M
• প্রতিক্রিয়ার জন্য কনস্ট্যান্ট (K_a) = ১.৮ × ১০^-৪

প্রথম ধাপ: দ্রবণের মোল সংখ্যা নির্ণয়

HCOOH এর মোল সংখ্যা:

nHCOOH = MHCOOH × VHCOOH = 0.175 mol/L × 0.050 L = 0.00875 mol

NaOH এর মোল সংখ্যা:

nNaOH = MNaOH × VNaOH = 0.09 mol/L × 0.050 L = 0.0045 mol

দ্বিতীয় ধাপ: প্রতিক্রিয়া ও সমাধান

HCOOH (ফরমিক অ্যাসিড) ও NaOH (সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড) প্রতিক্রিয়া করবে:

HCOOH + OH- → H2O + HCOO-

অর্থাৎ, NaOH এর মোল সংখ্যা HCOOH এর সাথে সম্পূর্ণ প্রতিক্রিয়া করবে যতক্ষণ না NaOH শেষ হয়।

অবশিষ্ট মোল সংখ্যা:

• NaOH এর ??রিমাণ: 0.0045 mol
• HCOOH এর পরিমাণ: 0.00875 mol

প্রতিক্রিয়ার পরে:

অবশিষ্ট HCOOH = 0.00875 - 0.0045 = 0.00425 mol
অবশিষ্ট HCOO- = 0.0045 mol

তৃতীয় ধাপ: সমাধানের অবশিষ্ট অ্যাসিড ও বেসের অনুপাত

নতুন মোলারিটি:

Vমোট = 0.050 L + 0.050 L = 0.100 L

অবশিষ??ট অ্যাসিডের ঘনত্ব:

[HCOOH] = 0.00425 mol / 0.100 L = 0.0425 M

অবশিষ্ট দ্রবণে ক্ষারীয় আয়ন (HCOO^-):

[HCOO-] = 0.0045 mol / 0.100 L = 0.045 M

চতুর্থ ধাপ: pH নির্ণয়

HCOOH একটি দুর্বল অ্যাসিড, যার জন্য আমরা H₃O⁺ আয়নটির ঘনত্ব নির্ণয় করব।

প্রাথমিক অ্যাসিডের সমীকরণ:

HCOOH ⇌ H+ + HCOO-

প্রশ্নে দেওয়া K_a মান ব্যবহার করে, আমরা সমীকরণটি লিখি:

Ka = [H+][HCOO-] / [HCOOH]

তাই, [H⁺] নির্ণয় করতে:

Ka = x2 / [HCOOH]
=> x2 = Ka × [HCOOH]
=> x = √(1.8 × 10-4 × 0.0425)

Calculating:

x = √(1.8 × 10-4 × 0.0425) = √(7.65 × 10-6) ≈ 0.002766 mol/L

অতএব, pH গণনা:

pH = -log[H+] = -log(0.002766) ≈ 2.558