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.