Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

10,6: рН слабких розчинів кислот

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    18102

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Для розчину сильної кислоти розрахувати концентрацію [Н 3 О +] просто; оскільки кислота на 100% дисоційована, концентрація іонів водню дорівнює молярній концентрації сильної кислоти (це, звичайно, вірно тільки для монопротової кислоти, такої як HCl або HNO 3; для H 2 SO 4, [H 3 O +] = 2 × [H 2 SO 4] і т.д.). Однак для слабкої кислоти концентрація іонів гідронію буде набагато, набагато менше, ніж молярна концентрація кислоти і [H 3 O +] повинна бути розрахована за значенням K a. Ми можемо підійти до цього, використовуючи таблицю ICE, як ми робили для попередніх проблем рівноваги. Якщо ми готували розчин оцтової кислоти, який був рівно 0,50 М, то спочатку [СН 3 СООН] становить 0,50 М і обидва [СН 3 СОО —] і [Н 3 О +] дорівнюють нулю. Невелика кількість CH 3 COOH буде іонізуватися; назвемо це x, зробивши зміну для [CH 3 COOH] «- х», збільшуючи як [CH 3 COO —], так і [H 3 O +] на суму «+ х». Нарешті, рівноважна концентрація [СН 3 СООН] становитиме (0,50 М — х) і обидва [CH 3 COO —] і [H 3 O +] будуть x. Заповнена таблиця показана нижче.

      [CH 3 СООН] [CH 3 COO —] [Н 3 О] +
    === Початковий === 0,50 М 0 0
    Змінити
    		 - х + х + х
    Рівновага
    		 0,50 М - х х х

    Вираз для К а для оцтової кислоти наведено в рівнянні в розділі 10.5. Підставляємо наші значення рівноваги:

    \[K_{a}=1.8\times 10^{-5}=\frac{[H_{3}O^{+}][CH_{3}COO^{-}]}{[CH_{3}COOH]}=\frac{x^{2}}{0.50-x} \nonumber \]

    \[x^{2}+9.0\times 10^{-6}x-1.8\times 10^{-5}=0 \nonumber \]

    Вищевказане рівняння є квадратним рівнянням, і ми могли б вирішити його за допомогою стандартної квадратичної формули. Це не обов'язково, однак, оскільки оцтова кислота є слабкою кислотою, і за визначенням дуже мало дисоційованої форми буде існувати в розчині, що робить кількість х дуже, дуже мало. Якщо х багато, набагато менше 0,50 М (наша початкова концентрація оцтової кислоти), то (0,50 М — х) 0,50 М і рівняння спрощує:

    \[K_{a}=1.8\times 10^{-5}=\frac{[H_{3}O^{+}][CH_{3}COO^{-}]}{[CH_{3}COOH]}=\frac{x^{2}}{0.50} \nonumber \]

    \[x=[H_{3}O^{+}]=\sqrt{(1.8\times 10^{-5})\times 0.50}=3.0\times 10^{-3}M \nonumber \]

    Ми можемо перевірити наше припущення, підставивши x; (0.50 - 0.0030) = 0.497, який округлює до 0.50 до двох значущих цифр. Оскільки концентрація іона гідронію дуже мала для слабкої кислоти, для більшості типових розчинів концентрацію іона гідронію можна оцінити просто як:

    \[[H_{3}O^{+}]=\sqrt{(K_{a}\times C_{0}} \nonumber \]

    де C 0 - початкова молярна концентрація слабкої кислоти.

    Вправа\(\PageIndex{1}\)
    1. Азотна кислота (HNO 2) - слабка кислота з К а 4,3 × 10 -4. Оцініть концентрацію іонів гідронію і р Н для 0,50 М розчину азотної кислоти в дистильованій воді.
    2. Оцтова кислота - слабка кислота з К а = 1,8 × 10 -5. Для розчину оцтової кислоти у воді знаходять значення [Н 3 О +] дорівнює 4,2 × 10 -3 М. Яка концентрація уніонізованої оцтової кислоти в цьому розчині?

    \[\ce{CH3COOH(aq) + H2O(l) <=> CH3COO^{–}(aq) + H3O^{+}(aq)} \nonumber\]

    1. Готується розчин, в якому оцтова кислота становить 0,700 М і її кон'югатна основа, ацетат-аніон - 0,600 М. Як показано вище, К а оцтової кислоти становить 1,8 х 10 -5; яким буде р Н цього розчину?
    2. Яку концентрацію слабкої кислоти, оцтової кислоти (K a = 1.8 × 10 -5) ви повинні мати в чистій воді, щоб кінцевий рН був 2,38?