Рассчитайте с(Н+) и pH следующих растворов: а) гидрокарбоната натрия; б) гидросульфита натрия, учитывая, что это амфолиты.
от

1 Ответ

1. Гидрокарбонат натрия (NaHCO3)

Дано (в СИ):
- Концентрация NaHCO3 = 0.1 моль/л

Найти:
1. Концентрацию ионов H+ ([H+])
2. pH раствора

Решение:

1. Гидрокарбонат натрия, NaHCO3, может действовать как амфолит. В водном растворе он диссоциирует следующим образом:
   HCO3− + H2O ↔ H2CO3 + OH−
   HCO3− ↔ H+ + CO3^2−

2. Для первой диссоциации:
   HCO3− + H2O ↔ H2CO3 + OH−

   Мы будем рассматривать олигохомическую равновесие, т.е. с учетом основной и кислой диссоциации.

3. Константа диссоциации (Ka для H2CO3):
   Ka = 4.3 * 10^(-7) (для первой диссоциации H2CO3)

4. С учетом равновесия:
   Пускай [H+] = x. Тогда:
   [CO3^2−] = x и [HCO3−] = 0.1 - x.

   Тогда:
   4.3 * 10^(-7) = (x)(x) / (0.1 - x)

5. При предположении, что x << 0.1:
   4.3 * 10^(-7) ≈ (x^2 / 0.1)

   x^2 = 4.3 * 10^(-8)
   x = √(4.3 * 10^(-8)) ≈ 6.56 * 10^(-4) моль/л.

6. Концентрация ионов H+:
   [H+] = 6.56 * 10^(-4) моль/л.

7. Найдем pH:
   pH = -log([H+]) = -log(6.56 * 10^(-4)) ≈ 3.18.

Ответ для а):
Концентрация ионов H+ в растворе гидрокарбоната натрия составляет 6.56 * 10^(-4) моль/л, а pH раствора равен примерно 3.18.

---

2. Гидросульфит натрия (NaHSO3)

Дано (в СИ):
- Концентрация NaHSO3 = 0.1 моль/л

Найти:
1. Концентрацию ионов H+ ([H+])
2. pH раствора

Решение:

1. Гидросульфит натрия, NaHSO3, также является амфолитом и может действовать как кислота:
   HSO3− + H2O ↔ H2SO3 + OH−
   HSO3− ↔ H+ + SO3^2−

2. Для HSO3−:
   Ka ≈ 1.2 * 10^(-7) (константа для диссоциации).

3. Подобное равновесие:
   Обозначим [H+] = y. Тогда:
   [SO3^2−] = y, [HSO3−] = 0.1 - y.

   Подставим в уравнение для Ka:
   1.2 * 10^(-7) = (y)(y) / (0.1 - y)

4. При предположении, что y << 0.1:
   1.2 * 10^(-7) ≈ (y^2 / 0.1)

   y^2 = 1.2 * 10^(-8)
   y = √(1.2 * 10^(-8)) ≈ 1.095 * 10^(-4) моль/л.

5. Концентрация ионов H+:
   [H+] = 1.095 * 10^(-4) моль/л.

6. Найдем pH:
   pH = -log([H+]) = -log(1.095 * 10^(-4)) ≈ 3.96.

Ответ для б):
Концентрация ионов H+ в растворе гидросульфита натрия составляет 1.095 * 10^(-4) моль/л, а pH раствора равен примерно 3.96.
от