Давайте рассчитаем концентрации ионов H+ и CH3COO- в растворе, содержащем 0,01 моль/л уксусной кислоты (CH3COOH) и 0,01 моль/л хлороводорода (HCl).
Дано (в СИ):
- Концентрация уксусной кислоты [CH3COOH] = 0,01 моль/л
- Концентрация хлороводорода [HCl] = 0,01 моль/л
Найти:
1. Концентрацию ионов H+ ([H+])
2. Концентрацию анионов уксусной кислоты ([CH3COO-])
Решение:
1. Хлороводород полностью диссоциирует в растворе:
HCl → H+ + Cl-.
Таким образом, [H+] от HCl = 0,01 моль/л.
2. Уксусная кислота – слабая кислота и диссоциирует не полностью:
CH3COOH ↔ H+ + CH3COO-.
Обозначим х - это концентрация ионов H+, полученная от диссоциации уксусной кислоты.
Сначала учтем, что исходная концентрация ионов H+, вносимая HCl, уже равна 0,01 моль/л.
3. Из уравнения диссоциации уксусной кислоты:
Ka = [H+][CH3COO-] / [CH3COOH(недиссоциированная)].
При равновесии:
[H+] = 0,01 + x,
[CH3COO-] = x.
[CH3COOH(недиссоциированная)] = 0,01 - x.
Подставим в уравнение для Ka. Для уксусной кислоты Ka = 1,8 * 10^(-5):
1,8 * 10^(-5) = (0,01 + x)(x) / (0,01 - x).
4. Поскольку HCl является сильной кислотой, предположим, что x будет очень маленьким по сравнению с 0,01. Тогда можно упростить:
1,8 * 10^(-5) = (0,01)(x) / (0,01).
Упрощаем:
1,8 * 10^(-5) = x.
5. Таким образом, мы можем найти x:
x ≈ 1,8 * 10^(-5) моль/л.
6. Теперь можем найти полную концентрацию ионов H+:
[H+] = 0,01 + 1,8 * 10^(-5) ≈ 0,01 моль/л (небольшое значение x незначительно изменяет концентрацию).
7. Концентрация анионов уксусной кислоты:
[CH3COO-] ≈ 1,8 * 10^(-5) моль/л.
Ответ:
Концентрация ионов H+ в растворе составляет примерно 0,01 моль/л, а концентрация анионов уксусной кислоты CH3COO- примерно 1,8 * 10^(-5) моль/л.