Дано:
- Концентрация уксусной кислоты (CH3COOH) = 0.1 моль/л
- Концентрация хлорида натрия (NaCl) = 0.1 моль/л
Найти:
- Коэффициенты активности ионов CH3COO-, H+, Na+, Cl- в растворе
Решение:
1. Уксусная кислота - слабый электролит, и её диссоциация в воде описывается уравнением:
CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+
Константа кислотности (Ka) для уксусной кислоты при концентрации 0.1 моль/л можно найти из таблиц, она приблизительно равна 1.8 × 10^-5.
Рассчитаем степень диссоциации α:
Ka = [CH3COO-][H+] / [CH3COOH]
Если x = [CH3COO-] = [H+], тогда:
Ka = x^2 / (0.1 - x)
При условии, что x << 0.1, можно упростить:
Ka ≈ x^2 / 0.1
Решаем уравнение:
x^2 = Ka × 0.1
x^2 = 1.8 × 10^-5 × 0.1
x^2 = 1.8 × 10^-6
x = √(1.8 × 10^-6)
x ≈ 1.34 × 10^-3
Таким образом:
[CH3COO-] ≈ 1.34 × 10^-3 моль/л
[H+] ≈ 1.34 × 10^-3 моль/л
Концентрация CH3COOH после диссоциации:
[CH3COOH] ≈ 0.1 - 1.34 × 10^-3
[CH3COOH] ≈ 0.0987 моль/л
2. Хлорид натрия (NaCl) полностью диссоциирует в воде:
NaCl → Na+ + Cl-
Концентрации ионов Na+ и Cl- равны исходной концентрации NaCl:
[Na+] = 0.1 моль/л
[Cl-] = 0.1 моль/л
3. Используем модель активности ионов для расчета коэффициентов активности. Для ионов в слабых растворах в основном применяют уравнение Дебая-Хюккеля для расчета коэффициентов активности. Однако для простоты можно использовать приближенную зависимость от общей концентрации.
Для ионов CH3COO- и H+ в растворе уксусной кислоты, учитывая низкие концентрации, коэффициент активности обычно приближен к 1, поскольку активность ионов в разбавленных растворах в значительной степени приближается к концентрации.
Для ионов Na+ и Cl- в растворе NaCl, коэффициенты активности также будут близки к 1, поскольку NaCl полностью диссоциирует и в разбавленных растворах отклонение от идеальности невелико.
Ответ:
Коэффициенты активности ионов CH3COO-, H+, Na+, Cl- в данном растворе приближенно равны 1.