Oblicz stężenie jonów znając wartość K
Oblicz stężenie jonów oraz stężenie niezdysocjowanego kwasu mrówkowego, jeżeli stała dysocjacji roztworu tego kwasu o stężeniu 0,2 mol/dm3 wynosi K = 1,86×10-4.
Odpowiedź eSzkola.pl
Zapisanie równania dysocjacji dla kwasu mrówkowego:
HCOOH ↔ H+ + HCOO-
Zapisanie równania stałej dysocjacji dla HCOOH:
Ze stechiometrii reakcji wynika, że z 1 mola kwasu mrówkowego powstaje 1 mol jonów H+ oraz 1 mol jonów HCOO-, zatem można przyjąć, że [H+] = [COO-] = x :
Wiadomo, że stężenie niezdysocjowanego kwasu mrówkowego jest równe stężeniu rozpuszczonego kwasu, pomniejszone o ilość jonów H+, czyli:
[HCOOH] = C0 - x
Zapisujemy równanie podstawiając wartości w miejsce niewiadomych:
Przekształcając wyrażenie, przyjmuje ono postać funkcji kwadratowej, którą należy rozwiązać:
ax2 + bx + c = 0
x2 + 1,86×10-4x - 0,372×10-4 = 0
√∆ = 0,01824
x1 = -b - √∆/2a = -1,86×10-4 + 0,01824/2×1 = 0,006
x2 = -b + √∆/2a = -1,86×10-4 - 0,01824/2×1 = -0,006
Rozwiązanie równania kwadratowego daje dwa wyniki, z czego tylko jeden ma sens fizyczny (x1). Następnie obliczamy stężenia jonów i niezdysocjowanych cząstek w roztworze:
[H+] = [HCOO-] = x = 0,006 mol/dm3
[HCOOH] = C0 - x = 0,2 - 0,006 = 0,194 mol/dm3
Odpowiedź: W stanie równowagi stężenie niedysocjowanego HCOOH wynosi 0,194 mol/dm3, natomiast stężenie jonów wodorowych i mrówczanowych jest równe 0,006 mol/dm3 .