Qual è il pH di una soluzione 5.0 × 10-2 M in H2CO3?

Risposta:

Vedi sotto:

Avvertenza: risposta lunga!

Spiegazione:

# # H_2CO_3o acido carbonico, è un acido debole formato da anidride carbonica che reagisce con l'acqua.

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

Essendo un acido debole, si dissocerà solo parzialmente in acqua e ha una costante di dissociazione, # # K_a, di # 4,3 volte 10 ^ -7 # secondo questa tabella. In realtà, l'acido carbonico è diprotico, il che significa che può dissociarsi due volte, quindi abbiamo un secondo # # K_a valore per la seconda dissociazione: # K_a = 4,8 volte 10 ^ -11 #. Che contribuirà anche al # # PH. (anche se in misura minore rispetto alla prima dissociazione)

Consente di impostare l'equazione di dissociazione per # # K_a della prima dissociazione:

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

Ora, inseriamo i nostri valori per la concentrazione dell'acido carbonico, insieme al # # K_a valore.

# 4,3 volte 10 ^ -7 = (H_3O ^ + volte HCO_3 ^ (-)) / (5,0 volte 10 ^ -2) #

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

Ora, possiamo supporre che # H_3O ^ + = HCO_3 ^ (-) # come esistono in un rapporto 1: 1 nella soluzione. Questo permette di togliere la radice quadrata dall'espressione # (H_3O ^ + volte HCO_3 ^ (-)) # per trovare le rispettive concentrazioni:

#sqrt (2,15 volte 10 ^ -8) approx (1,47 volte 10 ^ -4) = (H_3O ^ + = HCO_3 ^ (-)) #

Ora, nella seconda dissociazione, il # HCO_3 ^ (-) # lo ione agirà come l'acido, e quindi la concentrazione di questa specie, che abbiamo trovato nella prima dissociazione, sarà il valore del denominatore nella nuova # # K_a espressione:

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

# 4.8 volte 10 ^ -11 = (H_3O ^ + volte CO_3 ^ (2 -)) / (1,47 volte 10 ^ -4) #

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

#sqrt (7.04 volte 10 ^ -15) circa 8,39 volte 10 ^ -8 = H_3O ^ + = CO_3 ^ (2 -) #

Quindi la concentrazione di ioni di ossonio, # H_3O ^ + #, che determinano il # # PH, è di circa # (1,47 volte 10 ^ -4) + (8,39 volte 10 ^ -8) circa 1,47 volte 10 ^ -4 #.

In altre parole, la seconda dissociazione era così piccola che poteva essere considerata trascurabile. Ma siamo scrupolosi.

Ora, usando l'equazione per trovare # # PH possiamo calcolare il # # PH di questa soluzione.

# PH = -log H_3O ^ + #

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

#pH circa 3,83 #

Supponiamo che tu lavori in un laboratorio e che tu abbia bisogno di una soluzione di acido al 15% per condurre un determinato test, ma il tuo fornitore spedisce solo una soluzione al 10% e una soluzione al 30%. Hai bisogno di 10 litri di soluzione acida al 15%?

Scopriamolo dicendo che la quantità di soluzione al 10% è x Quindi la soluzione al 30% sarà 10-x La soluzione desiderata al 15% contiene 0,15 * 10 = 1,5 di acido. La soluzione al 10% fornirà 0,10 * x E la soluzione al 30% fornirà 0.30 * (10-x) Quindi: 0.10x + 0.30 (10-x) = 1.5-> 0.10x + 3-0.30x = 1.5-> 3 -0.20x = 1.5-> 1.5 = 0.20x-> x = 7.5 Avrete bisogno di 7,5 L della soluzione al 10% e 2,5 L del 30%. Nota: puoi farlo in un altro modo. Tra il 10% e il 30% è una differenza di 20. È necessario salire dal 10% al 15%. Questa è una differenza di 5. Quindi il tuo mix dovrebbe

Per condurre un esperimento scientifico, gli studenti devono mescolare 90 ml di una soluzione acida al 3%. Hanno una soluzione disponibile all'1% e al 10%. Quanti ml della soluzione all'1% e della soluzione al 10% dovrebbero essere combinati per produrre 90 ml della soluzione al 3%?

Puoi farlo con i rapporti. La differenza tra l'1% e il 10% è 9. Devi salire dall'1% al 3% - una differenza di 2. Quindi devono essere presenti 2/9 delle cose più forti, o in questo caso 20mL (e di corso 70 ml di roba più debole).

Julie vuole produrre 800 g di una soluzione di alcol al 15% mescolando una soluzione al 20% e una soluzione al 40%. Di quanti grammi di ogni tipo ha bisogno?

Julie non sarà in grado di realizzare una soluzione del 15% utilizzando solo il 20% e 40 soluzioni per realizzare il mix. Qualsiasi soluzione che Julie fa utilizzando questi due componenti avrà una gradazione alcolica compresa tra il 20% e il 40%.