Определите рН раствора слабого основания МОН (КД = 10³) с концентрацией 0.01 моль/л.

Чтобы решить задачу о определении рН раствора слабого основания, давайте разобьем решение на несколько шагов.

Шаг 1: Понимание термина

Слабое основание — это соединение, которое не полностью диссоциирует в растворе. В случае вашего основания, обозначенного как МОН (предположим, что это унитарное основание, например, гидроксид меди (II), где М обозначает металл), оно будет диссоциировать по следующему уравнению:

\[ \text{МОН} \rightleftharpoons \text{М}^+ + \text{ОН}^- \]

Шаг 2: Использование константы диссоциации

Дали вам значение константы диссоциации (КД) для слабого основания, которое равно \( 10^{-3} \).

Шаг 3: Запись уравнения равновесия

При диссоциации основания в растворе можно записать выражение для константы диссоциации:

\[ K_b = \frac{[\text{М}^+][\text{ОН}^-]}{[\text{МОН}]} \]

Пусть \( x \) — это концентрация ионов \( \text{ОН}^- \), получающихся при диссоциации. Тогда на начальном этапе, когда мы добавили 0.01 моль/л основания, будет:

• Концентрация \( [\text{МОН}] \) в начале: \( 0.01 \) моль/л.
• Концентрация \( [\text{М}^+] \) в начале: \( 0 \).
• Концентрация \( [\text{ОН}^-] \) в начале: \( 0 \).

После диссоциации:

• Концентрация \( [\text{МОН}] \): \( 0.01 - x \)
• Концентрация \( [\text{М}^+] \): \( x \)
• Концентрация \( [\text{ОН}^-] \): \( x \)

Шаг 4: Подстановка в равновесную формулу

Подставим значения в уравнение для константы диссоциации:

\[ K_b = \frac{x \cdot x}{0.01 - x} \approxeq \frac{x^2}{0.01} \]

Поскольку \( K_b \) мал, можно пренебречь \( x \) в \( 0.01 - x \) и упростить уравнение:

\[ K_b = \frac{x^2}{0.01} \]

Шаг 5: Решение уравнения

Теперь подставляем значение \( K_b = 10^{-3} \):

\[ 10^{-3} = \frac{x^2}{0.01} \]

Умножим обе стороны уравнения на 0.01:

\[ 10^{-3} \cdot 0.01 = x^2 \]

\[ 10^{-5} = x^2 \]

Теперь находим \( x \):

\[ x = \sqrt{10^{-5}} = 10^{-2.5} \approx 0.00316 \text{ моль/л} \]

Шаг 6: Нахождение рН

Теперь мы нашли концентрацию ионов гидроксида \( \text{ОН}^- \). Используем ее для нахождения рН:

Сначала вычисляем \( pOH \):

\[ pOH = -\log[\text{ОН}^-] = -\log(0.00316) \approx 2.5 \]

Теперь мы можем получить рН:

\[ pH + pOH = 14 \]

Следовательно:

\[ pH = 14 - pOH = 14 - 2.5 = 11.5 \]

Ответ

рН раствора слабого основания МОН с концентрацией 0.01 моль/л составляет примерно 11.5.