Вычислить pH 0,3%-ного раствора уксусной кислоты (K=1,8×10^-3). Плотность раствора принять равной 1
Чтобы вычислить pH 0,3%-ного раствора уксусной кислоты (CH₃COOH), начнем с определения концентрации уксусной кислоты в растворе.
Определение концентрации уксусной кислоты: 0,3% раствор имеет значение 0,3 г уксусной кислоты на 100 мл раствора. Чтобы определить молярную концентрацию (M), нужно перевести массу уксусной кислоты в моли.
Молярная масса уксусной кислоты (CH₃COOH) составляет примерно 60 г/моль. Таким образом:
\[ n = \frac{m}{M} = \frac{0,3 \, \text{г}}{60 \, \text{г/моль}} = 0,005 \, \text{моль} \]
Поскольку это количество уксусной кислоты находится в 100 мл (0,1 л) раствора, можем найти её молярную концентрацию:
\[ C = \frac{n}{V} = \frac{0,005 \, \text{моль}}{0,1 \, \text{л}} = 0,05 \, \text{М} \]
Вычисление степени диссоциации: Уксусная кислота является слабой кислотой и диссоциирует в воде следующим образом:
\[ CH₃COOH \rightleftharpoons CH₃COO^- + H^+ \]
Константа кислотности (K) для уксусной кислоты равна \(1,8 \times 10^{-5}\).
Учитывая, что уксусная кислота слабая (диссоциация происходит не полностью), можно предположить, что степень диссоциации (α) небольшая. На основе уравнения химического равновесия:
\[ K = \frac{[CH₃COO^-][H^+]}{[CH₃COOH]} \approx \frac{(C \cdot \alpha)(C \cdot \alpha)}{C \cdot (1 - \alpha)} \approx \frac{C \cdot \alpha^2}{C} = \alpha^2 \text{ (при малом α)} \]
Таким образом:
\[ K \approx \alpha^2 \Rightarrow \alpha = \sqrt{K} \]
Подставим значение K:
\[ \alpha = \sqrt{1,8 \times 10^{-5}} \approx 0,00424 \]
Нахождение концентрации ионов H⁺: Концентрация ионов водорода \( [H^+] \) равна \( C \cdot \alpha \):
\[ [H^+] = 0,05 \cdot 0,00424 \approx 2,12 \times 10^{-4} \text{ М} \]
Вычисление pH: Теперь, чтобы найти pH, используем формулу:
\[ pH = -\log[H^+] \]
Подставим значение:
\[ pH = -\log(2,12 \times 10^{-4}) \approx 3,67 \]
Таким образом, pH 0,3%-ного раствора уксусной кислоты составляет примерно 3,67.
