Номер 9, страница 142 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

9. Чему равна молярная концентрация катионов $H^+$ в водном растворе уксусной кислоты объёмом $4\text{ дм}^3$, если степень диссоциации кислоты равна $2,6\%$, а масса кислоты — $6\text{ г}$?

Дано:

Вещество: уксусная кислота ($CH_3COOH$)

Объем раствора: $V = 4 \text{ дм}^3$

Масса кислоты: $m = 6 \text{ г}$

Степень диссоциации: $\alpha = 2,6 \%$

$V = 4 \text{ дм}^3 = 4 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

$m = 6 \text{ г} = 6 \cdot 10^{-3} \text{ кг}$

Найти:

Молярная концентрация катионов водорода $[\text{H}^+]$ - ?

Решение:

1. Рассчитаем начальную молярную концентрацию ($C_M$) уксусной кислоты в растворе. Для этого сначала найдем количество вещества ($n$) кислоты.

Молярная масса уксусной кислоты ($CH_3COOH$):

$M(CH_3COOH) = 2 \cdot A_r(C) + 4 \cdot A_r(H) + 2 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 60 \text{ г/моль}$.

Количество вещества уксусной кислоты:

$n(CH_3COOH) = \frac{m(CH_3COOH)}{M(CH_3COOH)} = \frac{6 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$.

Теперь найдем начальную молярную концентрацию кислоты в растворе, используя объем в дм³ (литрах), так как это стандартная единица для концентрации (моль/л или моль/дм³).

$C_M(CH_3COOH) = \frac{n(CH_3COOH)}{V} = \frac{0,1 \text{ моль}}{4 \text{ дм}^3} = 0,025 \text{ моль/дм}^3$.

2. Уксусная кислота – это слабая одноосновная кислота, которая в водном растворе обратимо диссоциирует на ионы согласно уравнению:

$CH_3COOH \rightleftharpoons H^+ + CH_3COO^-$

3. Концентрация катионов водорода $[\text{H}^+]$ в растворе слабой кислоты определяется ее начальной концентрацией $C_M$ и степенью диссоциации $\alpha$. Степень диссоциации необходимо перевести из процентов в доли единицы.

$\alpha = 2,6 \% = \frac{2,6}{100} = 0,026$.

Концентрация ионов водорода вычисляется по формуле:

$[\text{H}^+] = C_M \cdot \alpha$.

4. Подставим найденные значения в формулу и произведем расчет:

$[\text{H}^+] = 0,025 \text{ моль/дм}^3 \cdot 0,026 = 0,00065 \text{ моль/дм}^3$.

Полученное значение можно также представить в стандартной форме: $6,5 \cdot 10^{-4} \text{ моль/дм}^3$.

Ответ: молярная концентрация катионов $H^+$ равна $0,00065 \text{ моль/дм}^3$.