Рассчитаем, во сколько раз уменьшится концентрация ионов H+ в растворе уксусной кислоты после добавления ацетата натрия.
Дано (в СИ):
- Концентрация уксусной кислоты (CH3COOH) = 0.2 моль/л
- Концентрация ацетата натрия (CH3COONa) = 0.1 моль/л
- Объем раствора = 1 л
Найти:
- Во сколько раз уменьшится концентрация ионов H+.
Решение:
1. Поскольку уксусная кислота – слабая кислота, запишем её диссоциацию:
CH3COOH ↔ H+ + CH3COO^-
2. Константа диссоциации уксусной кислоты (Ka) примерно равна 1.8 * 10^(-5).
3. Найдем начальную концентрацию ионов H+ от уксусной кислоты. Для этого используем уравнение для слабой кислоты:
Ka = [H+][CH3COO^-] / [CH3COOH(недиссоциированная)].
Обозначим x = [H+]. Тогда при начальных условиях:
[H+] = x,
[CH3COO^-] = 0 (до добавления ацетата),
[CH3COOH] = 0.2 - x.
4. Теперь у нас есть:
Ka = x * 0 / (0.2 - x) ≈ 1.8 * 10^(-5) (поскольку [CH3COO^-] до добавления ацетата на самом деле стремится к 0).
5. После добавления 0.1 моль ацетата натрия, добавление ацетата увеличивает концентрацию [CH3COO^-] до 0.1 моль/л.
Обновленные условия:
[CH3COOH(недиссоциированная)] = 0.2 моль/л,
[CH3COO^-] = 0.1 моль/л + x,
[H+] = x.
6. Для новых условий используем:
Ka = x * (0.1) / (0.2 - x).
Подставим значения:
1.8 * 10^(-5) = x * 0.1 / (0.2 - x).
7. Получим уравнение:
1.8 * 10^(-5) * (0.2 - x) = 0.1x.
0.00036 - 1.8 * 10^(-5)x = 0.1x.
0.00036 = 0.1x + 1.8 * 10^(-5)x.
0.00036 = 0.100018x.
x ≈ 0.00036 / 0.100018 ≈ 0.00359 моль/л.
8. Теперь найдём, во сколько раз уменьшится концентрация ионов H+:
Начальная концентрация H+ ≈ 0.005 моль/л (ранее рассчитано), после добавления ацетата:
Концентрация H+ = 0.00359 моль/л.
9. Разделим значения:
Уменьшение концентрации = (0.005) / (0.00359) ≈ 1.39.
Ответ:
Концентрация ионов H+ уменьшится примерно в 1.39 раза.