Дано:
V(H2O) = 5 л m1(CH3COOH) = 0,3 г m2(CH3COOH) = 2,7 г M(CH3COOH) = 60 г/моль Ka(CH3COOH) = 1,8 * 10^-5
Найти:
α1 - степень диссоциации в промежуточном растворе α2 - степень диссоциации в конечном растворе
Решение:
Рассчитаем концентрации уксусной кислоты в промежуточном и конечном растворах:
C1(CH3COOH) = m1(CH3COOH) / (M(CH3COOH) * V) = 0,3 г / (60 г/моль * 5 л) = 0,001 моль/л
C2(CH3COOH) = (m1(CH3COOH) + m2(CH3COOH)) / (M(CH3COOH) * V) = (0,3 г + 2,7 г) / (60 г/моль * 5 л) = 0,01 моль/л
Запишем уравнение диссоциации уксусной кислоты:
CH3COOH ↔ H+ + CH3COO-
Применим закон действующих масс для расчета константы равновесия (Ka):
Ka = [H+][CH3COO-] / [CH3COOH]
Выразим концентрации ионов через степень ионизации α:
[H+] = α * C(CH3COOH)
[CH3COO-] = α * C(CH3COOH)
[CH3COOH] = (1 - α) * C(CH3COOH)
Подставим значения в уравнение для Ka для каждого раствора:
Ka = (α1 * C1) * (α1 * C1) / ((1 - α1) * C1) = α1^2 * C1 / (1 - α1)
Ka = (α2 * C2) * (α2 * C2) / ((1 - α2) * C2) = α2^2 * C2 / (1 - α2)
Решим квадратные уравнения для α1 и α2:
α1^2 * 0,001 / (1 - α1) = 1,8 * 10^-5
α2^2 * 0,01 / (1 - α2) = 1,8 * 10^-5
α1 ≈ 0,042
α2 ≈ 0,13
Ответ:
Степень диссоциации уксусной кислоты в промежуточном растворе составляет около 4,2%.
Степень диссоциации уксусной кислоты в конечном растворе составляет около 13%.
В процессе добавления уксусной кислоты степень диссоциации увеличивается. Это связано с тем, что при увеличении концентрации кислоты равновесие диссоциации смещается вправо, увеличивая концентрации ионов и, следовательно, степень диссоциации.