Дано (в СИ):
- Концентрация хлорноватистой кислоты (HClO) = 0.2 моль/л
- Константа диссоциации (Ka) хлорноватистой кислоты (в справочных данных) примерно равна 3.0 * 10^(-8)
Найти:
1. Концентрация ионов H+ ([H+])
2. pH раствора
Решение:
1. Запишем уравнение диссоциации хлорноватистой кислоты:
HClO ↔ H+ + ClO^-
2. Запишем выражение для константы диссоциации:
Ka = [H+][ClO^-]/[HClO(недиссоциированная)]
Пусть α - степень диссоциации, тогда:
- [H+] = α * [HClO(начальная)]
- [ClO^-] = α * [HClO(начальная)]
- [HClO(недиссоциированная)] = [HClO(начальная)] * (1 - α)
3. Подставим выражения в уравнение константы диссоциации:
Ka = (α * [HClO(начальная)]) * (α * [HClO(начальная)]) / ([HClO(начальная)] * (1 - α))
Ka = α^2 * [HClO(начальная)] / (1 - α)
Подставим значения Ka и [HClO(начальная)]:
3.0 * 10^(-8) = α^2 * 0.2 / (1 - α)
4. Так как Ka и концентрация хлорноватистой кислоты невелики, можно предположить, что степень диссоциации мала и (1 - α) ≈ 1:
3.0 * 10^(-8) ≈ α^2 * 0.2
α^2 ≈ 3.0 * 10^(-8) / 0.2
α^2 ≈ 1.5 * 10^(-7)
α ≈ √(1.5 * 10^(-7))
α ≈ 1.22 * 10^(-4)
5. Найдем концентрацию ионов водорода [H+]:
[H+] = α * [HClO(начальная)]
[H+] = 1.22 * 10^(-4) * 0.2
[H+] ≈ 2.44 * 10^(-5) моль/л
6. Рассчитаем pH:
pH = -lg[H+]
pH = -lg(2.44 * 10^(-5))
pH ≈ 4.61
Ответ:
Концентрация ионов водорода в растворе хлорноватистой кислоты при концентрации 0.2 моль/л равна примерно 2.44 * 10^(-5) моль/л, а pH раствора равно примерно 4.61.