Дано:
Объем дождевой воды = 10 л
pH исходной воды = 6
Желаемый pH раствора = 3
Концентрация уксусной кислоты = 70%
Найти:
Объем уксусной кислоты, необходимый для изменения pH раствора с 6 до 3.
Решение:
1. Начнем с расчета концентрации иона водорода (H+) в исходной воде с pH=6:
[H+] = 10^(-pH) = 10^(-6) = 1 x 10^(-6) M
2. Для достижения pH=3 требуется изменить концентрацию H+ на:
[H+]_новый = 10^(-3) = 1 x 10^(-3) M
3. Рассчитаем разницу в концентрации H+:
Δ[H+] = [H+]_новый - [H+] = 1 x 10^(-3) - 1 x 10^(-6) = 0.999 x 10^(-3) M
4. Поскольку уксусная кислота диссоциирует в водном растворе следующим образом:
CH3COOH -> CH3COO- + H+
Таким образом, каждая молекула уксусной кислоты добавляет один ион водорода (H+).
5. Рассчитаем количество молей H+ для достижения требуемого pH:
n_H+ = Δ[H+] * V_воды = 0.999 x 10^(-3) * 10 = 9.99 x 10^(-3) моль
6. Теперь найдем объем уксусной кислоты, содержащей необходимое количество молей H+.
Обратим внимание, что концентрация 70% уксусной кислоты означает, что в 100 г раствора 70 г - это сама уксусная кислота.
7. Молярная масса уксусной кислоты CH3COOH = 60.05 г/моль
8. Рассчитаем массу уксусной кислоты, соответствующую 9.99 x 10^(-3) моль H+:
m_CH3COOH = n_H+ * M_CH3COOH = 9.99 x 10^(-3) * 60.05 = 0.5994 г
9. Теперь найдем объем 70% уксусной кислоты, содержающий 0.5994 г уксусной кислоты:
Обозначим этот объем как V_уксусная:
V_уксусная = (0.5994 / 0.7) * 1000 = 856 л
Ответ:
Для изменения pH раствора с 6 до 3 необходимо добавить около 856 мл 70% уксусной кислоты в 10 литров дождевой воды.