pH расчёт

[Dima12345]

Рассчитайте pH 0,1М раствора H2SO4 (Ka2=1,02*10^-2)

[bacan]

Решение:
Уравнения ступеньчатой диссоциации кислоты:
H2SO4  = H(+) + HSO4(-);
HSO4(-) = H(+) + SO4(2-); Ка2 = 1,02·10(-2).
Допустим, что на первой ступени кислота с концентрацией с моль/л образует с моль/л ионов H+ и с моль/л HSO4-. Ионы HSO4- диссо­циируя далее, дадут х моль/л ионов водорода и х моль/л ионов SO42-. Учитывая это, получим выражения для концентраций ионов в растворе кислоты, получим:
[H(+)] = (с + х);
[HSO4(-)] = (c - x);
[SO4(2-)] = х.
Тогда
Ка2 = {[H(+)][SO4(2-)]}/[HSO4(-)]
Следовательно
1,02·10(-2) = [(c + x)*x]/(c - x), и при с = 10(-2);
1,02·10(-2)*(c - x)  = cх + x(2);
0,0102(0,01 - x)  = 0,01х + x(2);
0,000102 - 0,0102х = 0,01х + x(2);
x(2) + 0,0202х - 0,000102 = 0, где
а - 1; b = 0,0202; с = -0,000102;
D = b(2) - 4ac = 0,0202(2) - 4*1*(-0,000102) = 0,000408 - (-0.000408) = 0,00081604), 
D > 0. Корень квадратный из 0,00081604 равен 0,0286, значит, решая уравнения, получим два значения х:
x1 = -0,0101 + 0,0286 = 0,0185;
х2 = -0,0101 - (0,0286) = -0.0387.
Примем за значение "х" положительное число, т.е. х = 0,0185.
Следовательно,
[H(+)] = (с + х) = 0,01 + 0,0185 = 0,0285 моль/л.  
pH = -lg[H(+)] = -lg0,0285 = -lg2,85 * 10 (-2) = 2 - lg2,85 = 2 - 0,454 = 1,546.
Ответ: рН = 1,546.

http://buzani.ru/

[M_GM]

Только что, bacan сказал:

Следовательно,
[H(+)] = (с + х) = 0,01 + 0,0185 = 0,0285 моль/л.  
pH = -lg[H(+)] = -lg0,0285 = -lg2,85 * 10 (-2) = 2 - lg2,85 = 2 - 0,454 = 1,546.
Ответ: рН = 1,546.

Все бы хорошо. Одно смущает: Как это из 0,01 моль H2SO4 получилось в итоге  0,0285 моль ионов водорода в каждом литре? Откуда взялись лишние? 

Вспоминаем, как решаются кв. уравнения

На самом деле положительный корень приведенного уравнения равен х=0.0042

[H(+)] = (с + х) = 0,01 + 0,0042 = 0,0142 моль/л.

pH = -lg[H(+)] = -lg0,0142 = 1,848.

Изменено 21 Октября, 2019 в 15:21 пользователем M_GM