Рассчитать рН раствора , содержащего в одном литре 0,1 моль уксусной кислоты и 0,02 моль ацетата натрия

Для расчёта pH раствора, содержащего уксусную кислоту (CH₃COOH) и ацетат натрия (CH₃COONa), нужно учитывать, что это буферный раствор. Буферные растворы состоят из слабой кислоты и её сопряжённого основания (соли), и их pH можно рассчитать с использованием уравнения Гендерсона-Хассельбальха:

[ \text{pH} = \text{p}K_a + \log\left(\frac{\text{[A⁻]}}{\text{[HA]}}\right), ]

где:

• (\text{p}K_a = -\log K_a) — отрицательный логарифм константы кислотной диссоциации слабой кислоты;
• (\text{[A⁻]}) — концентрация сопряжённого основания (в данном случае ацетат-ион CH₃COO⁻);
• (\text{[HA]}) — концентрация слабой кислоты (уксусная кислота CH₃COOH).

Дано:

• Концентрация уксусной кислоты ((\text{[HA]})) = 0,1 моль/л.
• Концентрация ацетата натрия ((\text{[A⁻]})) = 0,02 моль/л.
• Константа диссоциации уксусной кислоты ((K_a)) = (1{,}8 \cdot 10^{-5}).

Шаг 1. Найти (\text{p}K_a):

[ \text{p}K_a = -\log K_a = -\log (1{,}8 \cdot 10^{-5}). ] Используем логарифм: [ \text{p}K_a \approx 4{,}74. ]

Шаг 2. Подставить данные в уравнение Гендерсона-Хассельбальха:

[ \text{pH} = \text{p}K_a + \log\left(\frac{\text{[A⁻]}}{\text{[HA]}}\right). ] Подставляем значения: [ \text{pH} = 4{,}74 + \log\left(\frac{0{,}02}{0{,}1}\right). ]

Вычислим логарифм: [ \frac{0{,}02}{0{,}1} = 0{,}2, \quad \log(0{,}2) \approx -0{,}7. ]

Теперь находим pH: [ \text{pH} = 4{,}74 - 0{,}7 = 4{,}04. ]

Ответ:

[ \text{pH} \approx 4{,}04. ]

Таким образом, pH раствора, содержащего 0,1 моль уксусной кислоты и 0,02 моль ацетата натрия в одном литре, составляет 4,04.

Чтобы рассчитать pH раствора, содержащего уксусную кислоту (CH₃COOH) и ацетат натрия (CH₃COONa), нужно учитывать, что это система, состоящая из слабой кислоты и её соли. В этом случае мы можем использовать уравнение Хендерсона-Хассельбаха.

Шаг 1: Определение константы диссоциации уксусной кислоты

Уксусная кислота является слабой кислотой, и её диссоциация в воде можно описать следующим уравнением:

[ \text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{CH}_3\text{COO}^- ]

Константа диссоциации уксусной кислоты (Kₐ) при комнатной температуре составляет примерно (1.8 \times 10^{-5}).

Шаг 2: Расчет pKₐ

Чтобы использовать уравнение Хендерсона-Хассельбаха, сначала найдем pKₐ:

[ \text{pK}_a = -\log(K_a) = -\log(1.8 \times 10^{-5}) \approx 4.74 ]

Шаг 3: Применение уравнения Хендерсона-Хассельбаха

Уравнение Хендерсона-Хассельбаха выглядит следующим образом:

[ \text{pH} = \text{pK}_a + \log\left(\frac{[\text{A}^-]}{[\text{HA}]}\right) ]

где:

• ([\text{A}^-]) — концентрация ацетата (CH₃COO⁻),
• ([\text{HA}]) — концентрация уксусной кислоты (CH₃COOH).

Шаг 4: Подстановка значений

В нашем случае:

• ([\text{HA}] = 0.1) моль/л (уксусная кислота),
• ([\text{A}^-] = 0.02) моль/л (ацетат натрия).

Теперь подставим значения в уравнение:

[ \text{pH} = 4.74 + \log\left(\frac{0.02}{0.1}\right) ]

Рассчитаем логарифм:

[ \log\left(\frac{0.02}{0.1}\right) = \log(0.2) \approx -0.699 ]

Теперь подставим обратно:

[ \text{pH} = 4.74 - 0.699 \approx 4.04 ]

Ответ

Таким образом, pH раствора, содержащего 0.1 моль уксусной кислоты и 0.02 моль ацетата натрия в одном литре, составляет примерно 4.04.