Вычислите степень диссоциации муравьиной кислоты в 0,2 М растворе и рН этого раствора.

Степень диссоциации муравьиной кислоты (HCOOH) можно определить по формуле:

α = [H^+] / [HCOOH]0

где [H^+] - концентрация ионов водорода в растворе, [HCOOH]0 - начальная концентрация муравьиной кислоты.

Муравья кислота диссоциирует следующим образом: HCOOH ⇌ H^+ + HCOO^-

Таким образом, степень диссоциации будет равна концентрации ионов водорода в растворе, так как ионов формиата в растворе нет.

Так как муравья кислота является слабой кислотой, то можно считать, что степень диссоциации близка к 1. То есть α ≈ 1.

Далее, чтобы найти рН раствора, можно воспользоваться формулой:

pH = -log[H^+]

где [H^+] - концентрация ионов водорода в растворе.

Так как степень диссоциации муравьиной кислоты близка к 1, то можно считать, что концентрация ионов водорода равна начальной концентрации муравьиной кислоты.

Таким образом, pH раствора муравьиной кислоты будет равен -log(0,2) = 0,70.

Итак, степень диссоциации муравьиной кислоты в 0,2 М растворе примерно равна 1, а pH этого раствора составляет около 0,70.

Для начала определим степень диссоциации муравьиной кислоты (HCOOH) в 0,2 М растворе, а также рассчитаем pH данного раствора.

1. Определение степени диссоциации муравьиной кислоты:

   Муравьиная кислота является слабой кислотой, и её диссоциация в водном растворе описывается следующим образом: [ \text{HCOOH} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{HCOO}^- ]

   Константа диссоциации ( K_a ) для муравьиной кислоты составляет примерно ( 1.77 \times 10^{-4} ) (при 25°C).

   Пусть ( \alpha ) — степень диссоциации, тогда в равновесии концентрация ионов водорода ( [\text{H}^+] ) и формиата ( [\text{HCOO}^-] ) составит ( \alpha \times 0.2 ) моль/л, а концентрация недиссоциированной кислоты будет ( 0.2 - \alpha \times 0.2 ) моль/л.

   Тогда выражение для константы диссоциации можно записать как: [ K_a = \frac{[\text{H}^+][\text{HCOO}^-]}{[\text{HCOOH}]} = \frac{\alpha^2 \times 0.2}{0.2 - \alpha \times 0.2} = \frac{\alpha^2 \times 0.2}{0.2(1 - \alpha)} ] [ K_a = \frac{\alpha^2}{1 - \alpha} \times 0.2 ]

   Решив это уравнение относительно ( \alpha ), получим: [ 1.77 \times 10^{-4} = \frac{\alpha^2}{1 - \alpha} \times 0.2 ] [ \alpha^2 + 1.77 \times 10^{-4} \alpha - 1.77 \times 10^{-4} = 0 ]

   Решая квадратное уравнение, найдем ( \alpha ): [ \alpha = \frac{-1.77 \times 10^{-4} + \sqrt{(1.77 \times 10^{-4})^2 + 4 \times 1.77 \times 10^{-4}}}{2} ] [ \alpha \approx 0.013 ]

   Степень диссоциации муравьиной кислоты ( \alpha ) приблизительно равна 1.3%.

2. Расчёт pH раствора:

   Так как ( [\text{H}^+] = \alpha \times 0.2 ) моль/л, то [ [\text{H}^+] = 0.013 \times 0.2 = 0.0026 ] моль/л

   pH раствора можно найти по формуле: [ \text{pH} = -\log([\text{H}^+]) = -\log(0.0026) ] [ \text{pH} \approx 2.59 ]

Таким образом, степень диссоциации муравьиной кислоты в 0,2 М растворе составляет примерно 1.3%, а pH этого раствора равен примерно 2.59.