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