Найдите отношение концентраций ионов водорода в растворах муравьиной и пропионовой кислот с концентрациями 0,03 моль/л.
от

1 Ответ

Дано (в СИ):
- Концентрация муравьиной кислоты (HCOOH) = 0.03 моль/л
- Концентрация пропионовой кислоты (C2H5COOH) = 0.03 моль/л
- Константа диссоциации (Ka) муравьиной кислоты примерно равна 1.8 * 10^(-5)
- Константа диссоциации (Ka) пропионовой кислоты примерно равна 1.3 * 10^(-5)

Найти:
- Отношение концентраций ионов водорода [H+] в растворах муравьиной и пропионовой кислот.

Решение:

1. Для муравьиной кислоты:
   Ka = [H+][HCOO^-]/[HCOOH(недиссоциированная)]
   
   Пусть α1 - степень диссоциации муравьиной кислоты.
   Тогда:
   - [H+] = α1 * 0.03
   - [HCOO^-] = α1 * 0.03
   - [HCOOH(недиссоциированная)] = 0.03 * (1 - α1)

   Подставим в выражение для Ka:
   Ka = (α1 * 0.03) * (α1 * 0.03) / (0.03 * (1 - α1))

   Упростим:
   1.8 * 10^(-5) = (α1^2 * 0.03) / (0.03 * (1 - α1))
   1.8 * 10^(-5) = α1^2 / (1 - α1)

   Предположим, что α1 небольшое, следовательно (1 - α1) ≈ 1:
   1.8 * 10^(-5) ≈ α1^2
   α1 = √(1.8 * 10^(-5)) ≈ 0.00424

   Теперь найдем [H+] для муравьиной кислоты:
   [H+]_HCOOH = α1 * 0.03 = 0.00424 * 0.03 ≈ 1.27 * 10^(-4) моль/л.

2. Для пропионовой кислоты:
   Ka = [H+][C2H5COO^-]/[C2H5COOH(недиссоциированная)]
   
   Пусть α2 - степень диссоциации пропионовой кислоты.
   Тогда:
   - [H+] = α2 * 0.03
   - [C2H5COO^-] = α2 * 0.03
   - [C2H5COOH(недиссоциированная)] = 0.03 * (1 - α2)

   Подставим в выражение для Ka:
   1.3 * 10^(-5) = (α2 * 0.03) * (α2 * 0.03) / (0.03 * (1 - α2))

   Упростим:
   1.3 * 10^(-5) = α2^2 / (1 - α2)

   Предположим, что α2 также небольшое, следовательно (1 - α2) ≈ 1:
   1.3 * 10^(-5) ≈ α2^2
   α2 = √(1.3 * 10^(-5)) ≈ 0.00361

   Теперь найдем [H+] для пропионовой кислоты:
   [H+]_C2H5COOH = α2 * 0.03 = 0.00361 * 0.03 ≈ 1.08 * 10^(-4) моль/л.

3. Теперь найдем отношение [H+] муравьиной кислоты к [H+] пропионовой кислоты:
   Отношение = [H+]_HCOOH / [H+]_C2H5COOH = (1.27 * 10^(-4)) / (1.08 * 10^(-4)) ≈ 1.176.

Ответ:
Отношение концентраций ионов водорода в растворах муравьиной и пропионовой кислоты составляет примерно 1.176.
от