Рассчитайте степень диссоциации и pH раствора масляной кислоты при концентрации 5 ммоль/л.
от

1 Ответ

Дано (в СИ):
- Концентрация масляной кислоты [С4H8O2] = 5 ммоль/л = 0.005 моль/л
- Константа диссоциации (Ka) масляной кислоты (в справочных данных) примерно равна 1.5 * 10^(-5)

Найти:
1. Степень диссоциации вдоль диссоциации (α)
2. pH раствора

Решение:

1. Запишем уравнение диссоциации масляной кислоты:
   C4H8O2 ↔ H+ + C4H7O2^-

2. Запишем выражение для константы диссоциации:
   Ka = [H+][C4H7O2^-]/[C4H8O2(недиссоциированная)]

   Пусть α - степень диссоциации, тогда:
   - [H+] = α * [C4H8O2(начальная)]
   - [C4H7O2^-] = α * [C4H8O2(начальная)]
   - [C4H8O2(недиссоциированная)] = [C4H8O2(начальная)] * (1 - α)

3. Подставим выражения в уравнение константы диссоциации:
   Ka = (α * [C4H8O2(начальная)]) * (α * [C4H8O2(начальная)]) / ([C4H8O2(начальная)] * (1 - α))
   Ka = α^2 * [C4H8O2(начальная)] / (1 - α)

   Подставим значения Ka и [C4H8O2(начальная)]:
   1.5 * 10^(-5) = α^2 * 0.005 / (1 - α)

4. Так как Ka и концентрация масляной кислоты невелики, можно предположить, что степень диссоциации мала и (1 - α) ≈ 1:
   1.5 * 10^(-5) ≈ α^2 * 0.005
   α^2 ≈ 1.5 * 10^(-5) / 0.005
   α^2 ≈ 3 * 10^(-3)
   α ≈ √(3 * 10^(-3))
   α ≈ 0.055 ≈ 5.5%

5. Найдем концентрацию ионов водорода [H+]:
   [H+] = α * [C4H8O2(начальная)]
   [H+] = 0.055 * 0.005 = 2.75 * 10^(-4) моль/л

6. Рассчитаем pH:
   pH = -lg[H+]
   pH = -lg(2.75 * 10^(-4))
   pH ≈ 3.56

Ответ:
Степень диссоциации масляной кислоты составляет примерно 5.5%, а pH раствора при концентрации 5 ммоль/л равно примерно 3.56.
от