Apakah pH penyelesaian yang 5.0 × 10-2 M dalam H2CO3?

Apakah pH penyelesaian yang 5.0 × 10-2 M dalam H2CO3?
Anonim

Jawapan:

Lihat di bawah:

Amaran: Jawapan yang panjang!

Penjelasan:

# H_2CO_3 #, atau asid karbonik, adalah asid lemah yang terbentuk daripada karbon dioksida yang bertindak balas dengan air.

# CO_2 (g) + H_2O (l) hakleftharpoons H_2CO_3 (aq) #

Sebagai asid yang lemah, ia hanya akan sebahagiannya berpecah dalam air, dan mempunyai pemusatan yang berterusan, # K_a #, daripada # 4.3 kali 10 ^ -7 # mengikut Jadual ini. Benar, asid karbonik diprotik, bermakna ia boleh memisahkan dua kali, jadi kita mempunyai kedua # K_a # nilai untuk penceraian kedua: # K_a = 4.8 kali 10 ^ -11 #. Yang juga akan menyumbang kepada # pH #. (walaupun pada tahap yang lebih kecil daripada penyisihan pertama)

Mari kita sediakan persamaan penyisihan untuk # K_a # penyisihan pertama:

# K_a = (H_3O ^ + kali HCO_3 ^ (-)) / (H_2CO_3) #

Sekarang, mari kita masukkan nilai kita untuk kepekatan asid karbonik, bersama dengan # K_a # nilai.

# 4.3 kali 10 ^ -7 = (H_3O ^ + kali HCO_3 ^ (-)) / (5.0 kali 10 ^ -2) #

# 2.15 kali 10 ^ -8 = (H_3O ^ + kali HCO_3 ^ (-)) #

Kini, kita boleh menganggapnya # H_3O ^ + = HCO_3 ^ (-) # kerana ia wujud dalam nisbah 1: 1 dalam penyelesaiannya. Ini membolehkan untuk mengambil akar kuadrat keluar dari ungkapan # (H_3O ^ + kali HCO_3 ^ (-)) # untuk mencari kepekatan masing-masing:

#sqrt (2.15 kali 10 ^ -8) kira-kira (1.47 kali 10 ^ -4) = (H_3O ^ + = HCO_3 ^ (-)) #

Sekarang, dalam pemisahan kedua, yang # HCO_3 ^ (-) # ion akan bertindak sebagai asid, dan oleh itu kepekatan spesies ini, yang kami dapati dalam penyisihan pertama, akan menjadi nilai penyebut dalam baru # K_a # ungkapan:

# K_a = (H_3O ^ + kali CO_3 ^ (2 -)) / (HCO_3 ^ -) #

# 4.8 kali 10 ^ -11 = (H_3O ^ + kali CO_3 ^ (2 -)) / (1.47 kali 10 ^ -4) #

#approx 7.04 kali 10 ^ -15 = H_3O ^ + kali CO_3 ^ (2 -) #

#sqrt (7.04 kali 10 ^ -15) lebih kurang 8.39 kali 10 ^ -8 = H_3O ^ + = CO_3 ^ (2 -) #

Jadi kepekatan ion Oxonium, # H_3O ^ + #, yang menentukan # pH #, adalah lebih kurang # (1.47 kali 10 ^ -4) + (8.39 kali 10 ^ -8) lebih kurang 1.47 kali 10 ^ -4 #.

Dalam erti kata lain, penyisihan kedua adalah sangat kecil sehingga ia dapat dianggap tidak dapat dipertimbangkan - Tetapi mari kita teliti.

Sekarang, gunakan persamaan untuk mencari # pH # kita dapat mengira # pH # penyelesaian ini.

# pH = -log H_3O ^ + #

# pH = -log 1.47 kali 10 ^ -4 #

#pH lebih kurang 3.83 #