Вычислите константу гидролиза формиат-иона в водном растворе при температуре 298,15 К по справочным данным. Вычислите молярную концентрацию раствора формиата калия, имеющего рН равный 11. Вычислите константу диссоциации муравьнной кислоты при температуре 298,15 К по константе гидролиза, уже вычисленной ранее.
Вычислите константу гидролиза формиат-иона в водном растворе при температуре 298,15 К по справочным данным. Вычислите молярную концентрацию раствора формиата калия, имеющего рН равный 11. Вычислите константу диссоциации муравьнной кислоты при температуре 298,15 К по константе гидролиза, уже вычисленной ранее.
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Для решения задачи нам нужны некоторые справочные данные и формулы. Начнем с необходимости определить константу гидролиза формиат-иона HCOO−HCOO⁻HCOO− и, исходя из этого, найдём молярную концентрацию раствора формиата калия HCOOKHCOOKHCOOK с заданным pH, а затем вычислим константу диссоциации муравьной кислоты HCOOHHCOOHHCOOH.
1. Константа гидролиза формиат-ионаФормула для константы гидролиза можно записать следующим образом:
Kh=KwKa K_h = \frac{K_w}{K_a}
Kh =Ka Kw
где:
KhK_hKh — константа гидролиза;KwK_wKw — константа ионизации воды при298.15Kравна(1,0×10−14)при 298.15 K равна (1,0 \times 10^{-14})при298.15Kравна(1,0×10−14);KaK_aKa — константа диссоциации кислоты.2. Концентрация HCOOK при pH = 11Сначала найдем концентрацию OH⁻ в растворе с pH 11:
pOH=14−pH=14−11=3 pOH = 14 - pH = 14 - 11 = 3
pOH=14−pH=14−11=3
[OH−]=10−pOH=10−3 M [OH^-] = 10^{-pOH} = 10^{-3} \, \text{M}
[OH−]=10−pOH=10−3M
Формиат-ион HCOO−HCOO⁻HCOO− будет гидролизоваться по реакции:
HCOO−+H2O⇌HCOOH+OH− HCOO^- + H_2O \rightleftharpoons HCOOH + OH^-
HCOO−+H2 O⇌HCOOH+OH−
Для этого уравнения:
Пусть CCC — начальная концентрация HCOO⁻,xxx — концентрация OH⁻, образующаяся в результате гидролиза.Мы знаем, что:
Kh=[HCOOH][OH−][HCOO−] K_h = \frac{[HCOOH][OH^-]}{[HCOO^-]}
Kh =[HCOO−][HCOOH][OH−]
Подставляя:
Kh=x⋅xC−x=x2C−x K_h = \frac{x \cdot x}{C - x} = \frac{x^2}{C - x}
Kh =C−xx⋅x =C−xx2
Далее подставим значение xxx:
Kh=(10−3)2C−10−3 K_h = \frac{(10^{-3})^2}{C - 10^{-3}}
3. Константа диссоциации муравьиной кислотыKh =C−10−3(10−3)2
Зная KaK_aKa для муравьиной кислоты, мы можем выразить её через константу гидролиза:
Ka=KwKh K_a = \frac{K_w}{K_h}
Пример расчетаKa =Kh Kw
Предположим, что нам известна константа гидролиза, например Kh=1.8×10−10K_h = 1.8 \times 10^{-10}Kh =1.8×10−10. Подставим её в формулу:
Ka=1.0×10−141.8×10−10≈5.56×10−5 M K_a = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{1.8 \times 10^{-10}} \approx 5.56 \times 10^{-5} \, \text{M}
Ka =1.8×10−101.0×10−14 ≈5.56×10−5M
Теперь используя полученное значение KhK_hKh :
1.8×10−10=(10−3)2C−10−3 1.8 \times 10^{-10} = \frac{(10^{-3})^2}{C - 10^{-3}}
1.8×10−10=C−10−3(10−3)2
Решаем уравнение относительно CCC:
1.8×10−10(C−10−3)=10−6 1.8 \times 10^{-10}(C - 10^{-3}) = 10^{-6}
1.8×10−10(C−10−3)=10−6
1.8×10−10C−1.8×10−13=10−6 1.8 \times 10^{-10} C - 1.8 \times 10^{-13} = 10^{-6}
1.8×10−10C−1.8×10−13=10−6
1.8×10−10C=10−6+1.8×10−13 1.8 \times 10^{-10} C = 10^{-6} + 1.8 \times 10^{-13}
1.8×10−10C=10−6+1.8×10−13
Приблизительно:
C≈10−61.8×10−10≈5.56 M C \approx \frac{10^{-6}}{1.8 \times 10^{-10}} \approx 5.56 \, \text{M}
C≈1.8×10−1010−6 ≈5.56M
Таким образом:
Концентрация раствора формиата калия HCOOKHCOOKHCOOK при pH=11pH = 11pH=11 около 5.56 molar5.56 \, \text{molar}5.56molar.Константу диссоциации муравьиной кислоты можно рассчитать по формуле для KhK_hKh и получаем её значение, например, около 5.56×10−5 M5.56 \times 10^{-5} \, \text{M}5.56×10−5M.Финальную константу диссоциации можно уточнить, если известна более точная величина KhK_hKh .