Номер 687, страница 114 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

687. Рассчитайте степень электролитической диссоциации уксусной кислоты в растворе с молярной концентрацией $ 0,010 \text{ моль}/\text{дм}^3 $, если число анионов в растворе объёмом $ 0,10 \text{ дм}^3 $ составляет $ 1,204 \cdot 10^{20} $.

Дано:

Молярная концентрация уксусной кислоты ($C$) = 0,010 моль/дм³

Объем раствора ($V$) = 0,10 дм³

Число анионов ($N_{ан}$) = $1,204 \cdot 10^{20}$

Постоянная Авогадро ($N_A$) = $6,02 \cdot 10^{23}$ моль^-1

Перевод в систему СИ:

$C = 0,010 \text{ моль/дм}^3 = 0,010 \frac{\text{моль}}{(10^{-1} \text{ м})^3} = 10 \text{ моль/м}^3$

$V = 0,10 \text{ дм}^3 = 0,10 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 10^{-4} \text{ м}^3$

Найти:

Степень электролитической диссоциации ($\alpha$)

Решение:

Степень электролитической диссоциации ($\alpha$) представляет собой отношение количества вещества электролита, распавшегося на ионы ($n_{дисс}$), к общему количеству растворенного вещества ($n_{общ}$).

$\alpha = \frac{n_{дисс}}{n_{общ}}$

Уксусная кислота ($CH_3COOH$) — это слабый электролит, который диссоциирует в водном растворе по следующему обратимому уравнению:

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

Из уравнения реакции видно, что при диссоциации одной молекулы уксусной кислоты образуется один анион (ацетат-ион, $CH_3COO^-$). Следовательно, количество моль продиссоциировавшей кислоты равно количеству моль образовавшихся анионов в растворе.

1. Сначала рассчитаем общее количество вещества (моль) уксусной кислоты ($n_{общ}$), содержащееся в растворе заданного объема и концентрации:

$n_{общ} = C \cdot V = 0,010 \text{ моль/дм}^3 \cdot 0,10 \text{ дм}^3 = 0,001 \text{ моль}$

2. Далее рассчитаем количество вещества анионов ($n_{ан}$), используя предоставленное число анионов и постоянную Авогадро ($N_A$). Это значение будет равно количеству вещества продиссоциировавшей кислоты ($n_{дисс}$).

$n_{дисс} = n_{ан} = \frac{N_{ан}}{N_A} = \frac{1,204 \cdot 10^{20}}{6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} = 0,2 \cdot 10^{-3} \text{ моль} = 0,0002 \text{ моль}$

3. Теперь, зная общее количество растворенной кислоты и количество продиссоциировавшей кислоты, мы можем вычислить степень диссоциации:

$\alpha = \frac{n_{дисс}}{n_{общ}} = \frac{0,0002 \text{ моль}}{0,001 \text{ моль}} = 0,2$

Степень диссоциации также можно выразить в процентах. Для этого полученное безразмерное значение нужно умножить на 100%.

$\alpha (\%) = 0,2 \cdot 100\% = 20\%$

Ответ: степень электролитической диссоциации уксусной кислоты в данном растворе составляет 0,2 или 20%.