What is the pH of the solution and the extent of acid dissociation of the cation salt, if a 250 mL solution contains

Groza

32

Для решения данной задачи нам понадобится знать некоторые сведения о растворах и pH.

pH - это мера кислотности или щелочности раствора. Он определяется по формуле:
\[pH = -\log[H^+]\]
где [H+] обозначает концентрацию ионов водорода в растворе.

Концентрация ионов водорода связана с концентрацией кислоты или основания в растворе. В данной задаче у нас есть соль аммония NH4Cl. По определению, эта соль производна слабой кислоты - аммиака, и слабых кислотные соли образуют слабые кислотные или щелочные растворы.

Для расчета pH раствора аммиака нам необходимо знать константу диссоциации (\(K_a\)) слабой кислоты (NH4+). Чем больше значение \(K_a\) тем сильнее диссоциация кислоты.

В данном случае NH4Cl диссоциирует на ионы NH4+ и Cl-. Поскольку аммоний является слабой кислотой, то мы будем рассматривать только его диссоциацию.

Начнем с расчета количества молей NH4Cl в растворе. Для этого нам понадобится знать молярную массу NH4Cl. Молярная масса NH4Cl равна:
\[M(NH4Cl) = M(N) + 4 \cdot M(H) + M(Cl)\]

Где:
M(N) - молярная масса азота (14.01 г/моль),
M(H) - молярная масса водорода (1.01 г/моль),
M(Cl) - молярная масса хлора (35.45 г/моль).

Подставляя значения получаем:
\[M(NH4Cl) = 14.01 + 4 \cdot 1.01 + 35.45\]

Теперь мы можем рассчитать количество молей NH4Cl в растворе используя следующую формулу:
\[n(NH4Cl) = \frac{m}{M(NH4Cl)}\]

Где:
m - масса NH4Cl,
M(NH4Cl) - молярная масса NH4Cl.

Подставляя значения получаем:
\[n(NH4Cl) = \frac{0.535}{M(NH4Cl)}\]

Теперь мы можем рассчитать концентрацию ионов аммония (NH4+) в растворе. Поскольку NH4Cl полностью диссоциирует в растворе, концентрация NH4+ будет равна количеству молей NH4Cl, разделенному на объем раствора (в данном случае 250 мл, или 0.25 л):
\[C(NH4+) = \frac{n(NH4Cl)}{V}\]

Подставляя значения, получаем:
\[C(NH4+) = \frac{0.535}{M(NH4Cl) \cdot V}\]

Так как аммоний является слабой кислотой, он будет диссоциировать в воде, освобождая ионы водорода (H+). Коэффициент диссоциации (α) определяет, какая часть молекул аммония диссоциирует. В данной задаче мы предположим, что степень диссоциации аммония мала, поэтому степень диссоциации можно принять равной α.

Теперь мы можем рассчитать концентрацию ионов водорода (H+):
\[C(H+) = α \cdot C(NH4+)\]

И, наконец, мы можем рассчитать pH раствора:
\[pH = -\log(C(H+))\]

Удачи в решении задачи!