Дано:
- масса уксусной кислоты (CH3COOH) = 112 г
- общее число ионов H3O+, CH3COO– и молекул CH3COOH = 6,08 · 10^22
- степень диссоциации уксусной кислоты (α) = 1,34 %
Найти:
- массовую долю уксусной кислоты в растворе.
Решение:
1. Сначала найдем количество молей уксусной кислоты в растворе. Для этого используем известное количество частиц (ионы и молекулы):
N = n * Na,
где N — общее количество частиц, n — количество молей, Na — число Авогадро (примерно 6,022 · 10^23 моль^-1).
Из этого уравнения выразим количество молей уксусной кислоты:
n = N / Na = 6,08 · 10^22 / 6,022 · 10^23 ≈ 0,0101 моль.
2. Теперь определим массу уксусной кислоты, которая учитывает её степень диссоциации. В случае полной диссоциации 1 моль уксусной кислоты дает 1 моль ионов H3O+ и 1 моль ионов CH3COO–. При диссоциации 1,34 % уксусной кислоты образует следующие количества:
- Общее количество недиссоциированных молекул CH3COOH:
n(CH3COOH) = n * (1 - α) = 0,0101 моль * (1 - 0,0134) ≈ 0,0099 моль.
- Общее количество ионов H3O+ и CH3COO– будет равно количеству всех диссоциировавших молекул уксусной кислоты плюс недиссоциированные молекулы.
3. Теперь найдем массу уксусной кислоты в растворе:
Молярная масса уксусной кислоты (CH3COOH) ≈ 60,05 г/моль.
Масса уксусной кислоты в растворе:
m(CH3COOH) = n(CH3COOH) * M = 0,0101 моль * 60,05 г/моль ≈ 0,606 г.
4. Затем находим массовую долю уксусной кислоты в растворе:
Массовая доля (w) = (масса уксусной кислоты / общая масса раствора) * 100%
= (0,606 г / 112 г) * 100% ≈ 0,541%.
Ответ:
Массовая доля уксусной кислоты в растворе составляет примерно 0,541 %.