Как можно определить рН 100 мл раствора, в котором содержится 0,03 моль уксусной кислоты и 0,03 моль азотистой кислоты?

Химия Университет Расчет pH растворов кислот определение рН уксусная кислота азотистая кислота раствор моль химия кислотно-щелочной баланс Новый

Чтобы определить рН раствора, содержащего уксусную кислоту и азотистую кислоту, необходимо учитывать, что обе эти кислоты являются слабыми, и их диссоциация в воде не происходит полностью. Для начала разберем каждую кислоту отдельно.

Шаг 1: Определение концентрации кислот.

• У нас есть 100 мл раствора, что равно 0,1 л.
• Количество уксусной кислоты (CH3COOH) равно 0,03 моль, следовательно, её концентрация будет:
• Концентрация уксусной кислоты = 0,03 моль / 0,1 л = 0,3 М.
• Количество азотистой кислоты (HNO2) также равно 0,03 моль, следовательно, её концентрация будет:
• Концентрация азотистой кислоты = 0,03 моль / 0,1 л = 0,3 М.

Шаг 2: Использование констант диссоциации.

Для расчета рН нужно знать константы диссоциации для обеих кислот:

• Константа диссоциации уксусной кислоты (Ka) примерно равна 1,8 * 10^-5.
• Константа диссоциации азотистой кислоты (Ka) примерно равна 4,5 * 10^-4.

Шаг 3: Определение ионных концентраций.

Поскольку азотистая кислота имеет большую константу диссоциации, она будет сильнее диссоциировать в растворе, чем уксусная кислота. Поэтому мы можем считать, что основная часть ионов водорода (H+) будет происходить от азотистой кислоты.

Для азотистой кислоты используем уравнение:

Ka = [H+][NO2-] / [HNO2]

Предположим, что x - это концентрация ионов водорода, которые образуются в результате диссоциации азотистой кислоты. Тогда:

• [HNO2] = 0,3 - x,
• [H+] = x,
• [NO2-] = x.

Теперь подставим в уравнение:

4,5 * 10^-4 = x^2 / (0,3 - x).

Поскольку x будет малым по сравнению с 0,3, можем упростить уравнение:

4,5 * 10^-4 = x^2 / 0,3.

Теперь умножим обе стороны на 0,3:

1,35 * 10^-4 = x^2.

Теперь найдём x:

x = √(1,35 * 10^-4) ≈ 0,0116 М.

Это концентрация ионов водорода, образующихся от азотистой кислоты. Теперь определим рН:

Шаг 4: Расчет рН.

рН = -log[H+].

рН = -log(0,0116) ≈ 1,93.

Шаг 5: Учет уксусной кислоты.

Теперь проверим, будет ли уксусная кислота вносить заметный вклад в концентрацию ионов водорода. Используем аналогичный подход:

Для уксусной кислоты:

1,8 * 10^-5 = [H+][CH3COO-] / (0,3 - y),

где y - это концентрация ионов водорода от уксусной кислоты.

В данном случае, поскольку 0,0116 М от азотистой кислоты больше, чем 1,8 * 10^-5, уксусная кислота не будет значительно влиять на рН.

Итак, окончательный ответ: рН раствора примерно равен 1,93.