Question

Вычислите концентрацию ионов водорода, степень диссоциации и pH раствора угольной кислоты с массовой долей 3 %. Плотность раствора принять равной 1 г/см3. Константа диссоциации угольной кислоты по первой ступени КД(Н2СО3) = 3,5-10^-5.

Answer 1

Дано:

ω(H₂CO₃) = 3% = 0,03

ρ(р-ра H₂CO₃) = 1 гр/см³ = 1 гр/л

Кд(Н₂СО₃) = 3,5×10⁻⁵

-------------------------------------------------------

Найти:

[H⁺] - ?       α - ?      pH - ?

Решение:

1) Для начала мы найдем молярную концентрацию угольной кислоты:

M(H₂CO₃) = 1×2 + 12 + 16×3 = 2 + 12 + 48 = 62 гр/моль

Cm(H₂CO₃) = (1000 × ρ(р-ра H₂CO₃) × ω(H₂CO₃)) / M(H₂CO₃) = (1000 × 1 гр/л × 0,03) / 62 гр/моль = 30 гр/л / 62 гр/моль ≈ 0,48 моль/л ⇒ [H₂CO₃] = Cm(H₂CO₃) = 0,48 моль/л

2) Далее напишем про диссоциацию у угольной кислоты, потом находим концентрацию ионов водорода:

H₂CO₃ ⇄ H⁺ + HCO₃⁻

Так как [H⁺] = [HCO₃⁻], следовательно:

Кд(H₂CO₃) = ([H⁺]×[HCO₃⁻])/[H₂CO₃] = [H⁺]² / [H₂CO₃] , следовательно:

[H⁺] = √(Кд(H₂CO₃) × [H₂CO₃]) = √(3,5×10⁻⁵ × 0,48) = √(1,68×10⁻⁵) = √(16,8×10⁻⁶) ≈ 0,0041 моль/л ≈ 4,1×10⁻³ моль/л

3) Далее находим степень диссоциаций:

α = n/N = [H⁺] / [H₂CO₃] = 4,1×10⁻³ моль/л / 0,48 моль/л ≈ 0,0085 (или 0,85%)

4) Теперь находим pH у угольной кислоты:

pH = -lg[H⁺] = -lg(4,1×10⁻³) = -(0,61 + (-3)) = -(0,61 - 3) = -(-2,39) = 2,39

Ответ: [H⁺] = 4,1×10⁻³ моль/л         α = 0,0085 (или 0,85%)

                                            pH = 2,39

Решено от : $DK954$

Answer 2

Угольная кислота (H2CO3) диссоциирует по первой ступени на ионы водорода (H+) и ионы гидроксида (HCO3-).

Массовая доля угольной кислоты в растворе составляет 3%. Это означает, что в 100 г раствора содержится 3 г угольной кислоты.

Плотность раствора принимается равной 1 г/см3, что означает, что в 1 мл раствора содержится 1 г угольной кислоты.

Для вычисления концентрации ионов водорода (H+) воспользуемся формулой:

Концентрация H+ = (масса H2CO3 * КД(Н2СО3)) / (молярная масса H2CO3 * объем раствора)

Молярная масса H2CO3 = 62 г/моль Масса H2CO3 = 3 г Объем раствора = масса H2CO3 / плотность раствора = 3 г / 1 г/см3 = 3 см3

Концентрация H+ = (3 г * 3,5*10^-5) / (62 г/моль * 3 см3) = 1,61*10^-5 моль/см3

Степень диссоциации (α) - это отношение концентрации ионов H+ к начальной концентрации угольной кислоты, то есть:

α = концентрация H+ / начальная концентрация H2CO3

Начальная концентрация H2CO3 = массовая доля H2CO3 / молярная масса H2CO3 = 0,03 / 62 г/моль = 4,84*10^-4 моль/см3

α = (1,61*10^-5 моль/см3) / (4,84*10^-4 моль/см3) = 0,0333

pH раствора можно вычислить по формуле:

pH = -log10 концентрации H+

pH = -log10 (1,61*10^-5) = 4,79

Таким образом, концентрация ионов водорода в растворе угольной кислоты составляет 1,61*10^-5 моль/см3, степень диссоциации равна 0,0333, а pH раствора равен 4,79.