Имеются два водных раствора с одинаковой молярной концентрацией хлороводородной и азотистой кислот. В каком растворе значение рН будет выше и почему?
от

1 Ответ

Дано:
- Растворы хлороводородной кислоты (HCl) и азотистой кислоты (HNO2) имеют одинаковую молярную концентрацию.

Найти:
- Какой из растворов имеет более высокое значение рН и почему.

Решение:

1. Рассмотрим диссоциацию обоих кислот в водном растворе.

- Хлороводородная кислота (HCl) является сильной кислотой и полностью диссоциирует в воде:
HCl → H+ + Cl-

Это означает, что при концентрации C моль/л HCl, концентрация ионов водорода [H+] будет равна C.

- Азотистая кислота (HNO2) является слабой кислотой и диссоциирует частично:
HNO2 ⇌ H+ + NO2-

Для слабой кислоты можно использовать константу диссоциации (Ka). Константа диссоциации для HNO2 составляет примерно 4,5 * 10^-4.

При равновесии для слабой кислоты мы можем использовать уравнение:

Ka = [H+][NO2-]/[HNO2]

2. В равновесии при той же начальной концентрации C, можно сделать приближенную оценку. Обозначим x как степень диссоциации, тогда:

[H+] ≈ x
[NO2-] ≈ x
[HNO2] ≈ C - x

Подставляя в уравнение Ka:

Ka ≈ x^2 / (C - x)

Для небольших значений x относительно C можно предположить, что C - x ≈ C, следовательно:

Ka ≈ x^2 / C
x ≈ sqrt(Ka * C)

Таким образом, концентрация ионов водорода [H+] для HNO2 будет меньше, чем у HCl.

3. Поскольку pH определяется по формуле:

pH = -log[H+],

поскольку [H+] в растворе HCl больше, чем в растворе HNO2, это приводит к более низкому значению pH для HCl.

Ответ:
Раствор хлороводородной кислоты (HCl) будет иметь более низкое значение pH, чем раствор азотистой кислоты (HNO2), так как HCl является сильной кислотой и полностью диссоциирует, в то время как HNO2 диссоциирует частично.
от