Question

Как изменится pH и степень диссоциации CH3COOH в 0,2М растворе, если 100мл этого раствора прибавили 30мл 0,3М CH3COONa?

Answer 1

Дано: См(СН₃СООН) = 0,2М
V(CH₃COOH) = 100 мл
См(CH₃COONa) = 0,3M
V(CH₃COONa) = 30мл
Найти:  ΔрН  и  Δα 
Решение.
     Уксусная кислота слабая, константа диссоциации К(СН₃СООН)=1,74*10⁻⁵ или, если взять отрицательный логарифм ее константы:  рК=4,75
     Для слабых кислот:
рН = 1/2 * (рК - lgC) = 0,5(4,75 - lg0,2) = 0,5(4,75+0,67) = 2,71
α = √(K/C) = √(1,74*10⁻⁵/0,2 =√(0,87*10⁻⁴ ≈ 0,93*10⁻² = 0,0093 
      При добавлении ацетата натрия образовался буферный раствор ( слабая кислота и ее соль с катионом от сильного основания)
    В связи с изменением объема изменились концентрации (расчет по формуле (С₁V₁=C₂V₂):
уксусно й кислоты :  Ск = 100*0,2/(100+30) = 2/13 ≈ 0,154М
ацетата натрия:      Сс = 30*0,3/(100+30) = 9/130 ≈ 0,069М
     Для такого типа буферных растворов
рН = рК - lg(Ск/Сс) = 4,75 - lg(0,154/0,069) = 4,75 - lg2,(2) ≈ 4,75 - 0,35 = 4,4
(ΔрН = 4,4 - 2,71 = 1,69. Т.е. рН изменилась на 1,7 )
     Наличие одноименных анионов, так как соль - ацетат натрия диссоциирует полностью, будет подавлять диссоциацию уксусной кислоты.
СН₃COONa = CH₃COO⁻ + Na⁺ из 0,069М соли образуется 0,069М анионов
     Пусть продиссоциировало Х молей кислоты, осталось не дисоцииированной (0,154-Х)молей , тогда в растворе имеется Х молей Н⁺ и (Х +0,069) молей  анионов
К = [H⁺][CH₃COO⁻]/[CH₃COOH] = 1,74*10⁻⁵
Х*(Х+0,069)/(0,154-Х) = 1,74*10⁻⁵ 
Х² + 0,069Х = 0,0000174*(0,154 -Х)
При решении данного уравнения относительно Х получим Х₁≈ 0,  Х₂= - 6,9
т.е. α = 0
Ответ: В буферном растворе рН = 4,4, α=0

Answer 2

Для решения этой задачи нам необходимо учесть реакцию гидролиза ацетата натрия (CH3COONa) в водном растворе:

CH3COONa + H2O ⇌ CH3COOH + NaOH

В данном случае раствор CH3COONa является сильным электролитом, который диссоциирует полностью. Поэтому начальные концентрации CH3COONa и NaOH равны 0,3 М.

Мы можем рассмотреть диссоциацию CH3COOH и реакцию гидролиза CH3COONa отдельно:

1. Диссоциация CH3COOH: CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+

Начальная концентрация CH3COOH равна 0,2 М.

2. Гидролиз CH3COONa: CH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH + OH-

В данном случае начальная концентрация CH3COO- равна 0,3 М.

Теперь рассмотрим, как изменятся концентрации ионов H+ и OH- в результате смешения растворов.

Объем конечного раствора составит 100 мл + 30 мл = 130 мл.

1. Концентрация ионов H+: Изначально имеем 0,2 М H+ от CH3COOH. После смешения концентрация ионов H+ останется неизменной.

2. Концентрация ионов OH-: Изначально имеем 0 М OH-. После смешения получим OH- от гидролиза CH3COONa. Объем раствора CH3COONa составляет 30 мл из общего объема 130 мл, поэтому концентрация ионов OH- будет пропорциональной: (0,3 М CH3COO-) * (30 мл / 130 мл) = 0,069 М OH-

Теперь мы можем рассчитать изменение pH и степени диссоциации CH3COOH.

pH можно рассчитать, используя концентрацию ионов H+: pH = -log[H+] pH = -log(0,2) ≈ 0,70

Степень диссоциации CH3COOH может быть рассчитана по формуле: α = ([H+] / [CH3COOH]) * 100% α = (0,2 М / 0,2 М) * 100% = 100%

Таким образом, после смешения растворов pH останется примерно равным 0,7, а степень диссоциации CH3COOH составит 100%.