Рассчитаем концентрацию ионов H+ и pH раствора сернистой кислоты.
Дано (в СИ):
- Концентрация сернистой кислоты (H2SO3) = 0.02 моль/л
Найти:
1. Концентрацию ионов H+ ([H+])
2. pH раствора
Решение:
1. Сернистая кислота является две ступени диссоциации. Первая диссоциация:
H2SO3 ↔ H+ + HSO3−
Константа диссоциации для первой диссоциации (Ka1) сернистой кислоты составляет примерно 1.5 * 10^(-2).
2. Поскольку Ka1 > Ka2, первая диссоциация будет доминирующей.
Мы можем использовать уравнение для первой диссоциации:
Ka1 = [H+][HSO3−] / [H2SO3(недиссоциированная)]
Обозначим x = [H+]. Тогда:
[H+] = x,
[HSO3−] = x,
[H2SO3(недиссоциированная)] = 0.02 - x.
3. Подставим в уравнение для Ka1:
1.5 * 10^(-2) = (x)(x) / (0.02 - x).
4. Предположим, что x значительно меньше 0.02, тогда:
1.5 * 10^(-2) ≈ (x^2) / 0.02.
5. Перепишем уравнение:
x^2 = 1.5 * 10^(-2) * 0.02
x^2 = 3.0 * 10^(-4)
x = √(3.0 * 10^(-4)) ≈ 0.01732 моль/л.
6. Это и есть концентрация ионов H+:
[H+] ≈ 0.01732 моль/л.
7. Теперь найдем pH:
pH = -log([H+])
pH = -log(0.01732) ≈ 1.76.
Ответ:
Концентрация ионов H+ в растворе сернистой кислоты составляет примерно 0.01732 моль/л, а pH раствора равен примерно 1.76.