Mikä on pH-arvo, joka on 5,0 × 10–2 M H2CO3: ssa?

Mikä on pH-arvo, joka on 5,0 × 10–2 M H2CO3: ssa?
Anonim

Vastaus:

Katso alempaa:

Varoitus: Pitkä vastaus!

Selitys:

# H_2CO_3 #tai hiilihappo on heikko happo, joka on muodostunut hiilidioksidista, joka reagoi veden kanssa.

# CO_2 (g) + H_2O (l) rightleftharpoons H_2CO_3 (aq) #

Koska se on heikko happo, se hajoaa vain osittain vedessä ja sillä on dissosiaatiovakio, # K_a #, # 4.3 kertaa 10 ^ -7 # tämän taulukon mukaan. Todellakin, hiilihappo on diprootinen, eli se voi erottua kahdesti, joten meillä on toinen sekunti # K_a # arvo toiselle dissosiaatiolle: # K_a = 4,8 kertaa 10 ^ -11 #. Joka myös edistää # PH #. (vaikkakin pienemmässä määrin kuin ensimmäinen dissosiaatio)

Voit määrittää dissosiaatioyhtälön # K_a # ensimmäisestä dissosiaatiosta:

# K_a = (H_3O ^ + kertaa HCO_3 ^ (-)) / (H_2CO_3) #

Liitä nyt arvomme hiilihapon konsentraatioon # K_a # arvo.

# 4.3 kertaa 10 ^ -7 = (H_3O ^ + kertaa HCO_3 ^ (-)) / (5,0 kertaa 10 ^ -2) #

# 2.15 kertaa 10 ^ -8 = (H_3O ^ + kertaa HCO_3 ^ (-)) #

Nyt voimme olettaa, että # H_3O ^ + = HCO_3 ^ (-) # koska ne ovat 1: 1-suhteessa liuoksessa. Tämä mahdollistaa neliöjuuren poistamisen lausekkeesta # (H_3O ^ + kertaa HCO_3 ^ (-)) # löytää vastaavat pitoisuudet:

#sqrt (2,15 kertaa 10 ^ -8) noin (1,47 kertaa 10 ^ -4) = (H_3O ^ + = HCO_3 ^ (-)) #

Nyt toisessa dissosiaatiossa # HCO_3 ^ (-) # ioni toimii hapona, ja tämän lajin konsentraatio, jonka löysimme ensimmäisessä dissosiaatiossa, on nimittäjän arvo uudessa # K_a # ilmaisu:

# K_a = (H_3O ^ + kertaa CO_3 ^ (2 -)) / (HCO_3 ^ -) #

# 4.8 kertaa 10 ^ -11 = (H_3O ^ + kertaa CO_3 ^ (2 -)) / (1,47 kertaa 10 ^ -4) #

#approx 7.04 kertaa 10 ^ -15 = H_3O ^ + kertaa CO_3 ^ (2 -) #

#sqrt (7,04 kertaa 10 ^ -15) n. 8,39 kertaa 10 ^ -8 = H_3O ^ + = CO_3 ^ (2 -) #

Niinpä Oxonium-ionien pitoisuus, # H_3O ^ + #, jotka määrittävät # PH #, on noin # (1,47 kertaa 10 ^ -4) + (8,39 kertaa 10 ^ -8) n. 1,47 kertaa 10 ^ -4 #.

Toisin sanoen toinen dissosiaatio oli niin pieni, että sitä olisi voitu pitää vähäpätöisenä - Mutta olkaamme perusteellisia.

Nyt, käyttämällä yhtälöä löytää # PH # voimme laskea # PH # tämän ratkaisun.

# PH = -log H_3O ^ + #

# pH = -log 1,47 kertaa 10 ^ -4 #

#pH noin 3,83 #