Дано:
ω(NH3) = 0,02 ρ = 0,9895 г/мл = 989,5 г/л
Найти:
α - степень ионизации аммиака
Решение:
Рассчитаем молярную концентрацию аммиака:
Масса раствора: m(раствора) = ρ * V = 989,5 г/л * 1 л = 989,5 г
Масса аммиака: m(NH3) = ω(NH3) * m(раствора) = 0,02 * 989,5 г = 19,79 г
Молярная масса аммиака: M(NH3) = 14 + 3 * 1 = 17 г/моль
Молярная концентрация: C(NH3) = m(NH3) / (M(NH3) * V) = 19,79 г / (17 г/моль * 1 л) = 1,16 моль/л
Запишем уравнение диссоциации аммиака:
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-
Применим закон действующих масс для расчета константы равновесия (Kb):
Kb = [NH4+][OH-] / [NH3]
Выразим концентрации ионов через степень ионизации α:
[NH4+] = α * C(NH3) [OH-] = α * C(NH3) [NH3] = (1 - α) * C(NH3)
Подставим значения в уравнение для Kb:
Kb = (α * C(NH3)) * (α * C(NH3)) / ((1 - α) * C(NH3))
Упростим уравнение:
Kb = α^2 * C(NH3) / (1 - α)
Константа равновесия для аммиака равна Kb = 1,8 * 10^-5
Подставим значение Kb и C(NH3) в уравнение и решим относительно α:
1,8 * 10^-5 = α^2 * 1,16 / (1 - α)
Решим квадратное уравнение:
α^2 * 1,16 + 1,8 * 10^-5 * α - 1,8 * 10^-5 = 0
Найдем корень уравнения, соответствующий степени ионизации (α < 1):
α ≈ 0,0039
Ответ:
Степень ионизации аммиака в водном растворе с массовой долей 2% составляет около 0,39%.