Question

Определите рН 0.02 н. раствора К2СО3, учитывая только первый степень гидролиза. К1(Н2СО3) = 4,5 ×10^-7 К2(Н2СО3) = 4,7×10^-11

Answer 1

Дано:

Cн(K₂CO₃) = 0,02 Н

Кa₁(Н₂СО₃) = 4,5×10⁻⁷

Кa₂(Н₂СО₃) = 4,7×10⁻¹¹

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

Найти:

pH - ?

Решение:

1) Для начала мы найдем молярную концентрацию раствора у карбоната калия:

Соль калия диссоциирует в растворе как сильный электролит (α = 1):

K₂CO₃ ⇄ 2K⁺ + CO₃²⁻

поэтому:

Cм(K₂CO₃) = 1/2 × Cн(K₂CO₃) = 1/2 × 0,02 Н = 0,01 М

2) Далее находим констант гидролиза у аниона CO₃²⁻ :

Ион CO₃²⁻ - слабый электролит именно он подвергается гидролизу (α << 1):

CO₃²⁻ + HOH ⇄ HCO₃⁻ + OH⁻

Константа равновесия Kp для этой реакции является константой гидролиза Kг , потом умножаем знаменатель и числитель на [H⁺], и получаем:

Kр = Kг = ([HCO₃⁻]×[OH⁻])/[CO₃²⁻] = ([HCO₃⁻]×[OH⁻]×[H⁺])/([CO₃²⁻]×[H⁺]) = Kw/Kа₂(Н₂СО₃)

Kw = [OH⁻]×[H⁺] = 10⁻¹⁴

Kр = Kг = 10⁻¹⁴ / (4,7×10⁻¹¹) ≈ 0,213×10⁻³ ≈ 2,13×10⁻⁴

3) Теперь находим степень диссоциации, потом концентрацию аниона OH⁻ и потом находим pH :

h = √(Kr / Cм(K₂CO₃)) = √(2,13×10⁻⁴ / 0,01 М ) = √(213×10⁻⁴) ≈ 14,6×10⁻² ≈ 0,146

следовательно:

[OH⁻] = h × Cм(K₂CO₃) = 0,146 × 0,01 М = 0,00146 М ≈ 1,46×10⁻³ М

pOH = -lg[OH⁻] = -lg(1,46×10⁻³) ≈ -(0,164 + (-3)) ≈ -(-2,836) ≈ 2,836 ≈ 2,84

pH + pOH = 14 ⇒ pH = 14 - pOH = 14 - 2,84 = 11,16

Ответ: pH = 11,16

Решено от: $DK954$

Answer 2

Для определения рН 0.02 н. раствора К2СО3, учитывая только первую степень гидролиза, мы должны рассмотреть реакцию гидролиза и уравнение равновесия.

Карбонат-ион (СО3 2-) гидролизуется следующим образом:

СО3 2- + Н2О ⇌ НСО3- + ОН-

Уравнение равновесия для этой реакции можно записать следующим образом:

K = ([НСО3-] * [ОН-]) / [СО3 2-]

где К - константа равновесия, [НСО3-], [ОН-] и [СО3 2-] - концентрации ионов в растворе.

Также известно, что константа равновесия может быть выражена через константы диссоциации (K1 и K2) диссоциации первого и второго протонов углекислоты (H2CO3) в следующем виде:

K = ([НСО3-] * [ОН-]) / [СО3 2-] = (K1 * [Н2СО3] * [ОН-]) / (K2 * [Н2СО3])

Главное значение здесь имеют концентрации щелочных и кислотных форм.

Поскольку в данном случае у нас имеется 0.02 н. раствор К2СО3, предположим, что будет образована равная концентрация обоих форм - (0.02/2 н. К2СО3).

Используя данную информацию и данные о значениях констант диссоциации (K1 и K2), мы можем составить следующее уравнение:

(4.5×10^-7 * 0.02/2 н. К2СО3 * [ОН-]) / (4.7×10^-11 * 0.02/2 н. К2СО3) = ([ОН-]) / (0.02 н. К2СО3)

Упрощая это уравнение, получим:

(4.5×10^-7) / (4.7×10^-11) = [ОН-]

Рассчитывая это выражение, мы получаем:

[ОН-] = 9.57×10^3 [ОН-]

Теперь, чтобы найти рН, мы можем использовать следующую формулу:

рН = 14 - лог([ОН-])

Для данного случая рассчитаем:

рН = 14 - лог(9.57×10^3) ≈ 10.02

Таким образом, показатель рН 0.02 н. раствора К2СО3, учитывая только первую степень гидролиза, составляет приблизительно 10.02.