Дано:
- Концентрация карбоната натрия (Na2CO3) = 0,005 моль/л
Найти:
- Концентрация ионов OH-
- pH раствора
- Степень гидролиза карбоната натрия
Решение:
1. Первым делом, нужно определить, что карбонат натрия - это соль, которая при взаимодействии с водой распадается на натрий-ион (Na+) и карбонат-ион (CO3^2-).
2. Уравнение гидролиза карбонат-иона:
CO3^2- + H2O ⇌ HCO3- + OH-
3. Для понимания степени гидролиза нам нужны константы кислотности. Для реакции:
К1 (H2CO3 ⇌ HCO3- + H+) = 4.3 * 10^-7 (первый диссоциационный констант)
К2 (HCO3- ⇌ CO3^2- + H+) = 4.8 * 10^-11 (второй диссоциационный констант)
4. Находим значение Kb для реакции гидролиза:
Kb = Kw / K2, где Kw = 1 * 10^-14 (константа ионного произведения воды).
Kb = 1 * 10^-14 / 4.8 * 10^-11 = 2.08 * 10^-4.
5. Теперь, так как концентрация Na2CO3 0,005 моль/л, то концентрация CO3^2- равна 0,005 моль/л.
6. Запишем уравнение для Kb:
Kb = [HCO3-][OH-] / [CO3^2-],
где [HCO3-] = x , [OH-] = x и [CO3^2-] = 0,005 - x.
7. Подставим значения в уравнение:
2.08 * 10^-4 = x^2 / (0.005 - x).
8. Предполагаем, что x << 0.005, тогда:
2.08 * 10^-4 = x^2 / 0.005
x^2 = 2.08 * 10^-4 * 0.005
x^2 = 1.04 * 10^-6
x = √(1.04 * 10^-6) ≈ 0.00102 моль/л.
9. Таким образом, концентрация ионов OH- = [OH-] ≈ 0.00102 моль/л.
10. Теперь найдем pOH:
pOH = -log[OH-] = -log(0.00102) ≈ 2.0.
11. Теперь мы можем найти pH:
pH + pOH = 14,
pH = 14 - pOH = 14 - 2.0 = 12.0.
12. Степень гидролиза (α) может быть найдена по формуле:
α = x / C0,
где C0 = 0,005 моль/л.
α = 0.00102 / 0.005 = 0.204 = 20.4%.
Ответ:
Концентрация ионов OH- составляет approximately 0.00102 моль/л.
pH раствора составляет approximately 12.0.
Степень гидролиза составляет approximately 20.4%.