H2CO3中の5.0×10 -2 Mの溶液のpHはいくらですか？

回答：

下記参照：

警告：長い答えです！

説明：

#H_2CO_3#炭酸、または炭酸は、水と反応する二酸化炭素から形成される弱酸である。

#CO_2（g）+ H_2O（l）右har H_2CO_3（水）#

弱酸性であるため、水中では部分的にしか解離せず、解離定数があります。 #K_a#、、、 #4.3倍10 ^ -7# この表に従って。実際には、炭酸は二塩基性であり、2回解離する可能性があります。 #K_a# 2回目の解離の値： #K_a = 4.8倍10 ^ -11#。これはまたに貢献します #pH#。 （最初の解離よりも小さい程度ではあるが）

の解離方程式を設定しましょう。 #K_a# 最初の解離

#K_a =（H_3O ^ +×HCO_3 ^（ - ））/（H_2CO_3）#

それでは、炭酸濃度の値と、 #K_a# 値。

#4.3×10 ^ -7 =（H_3O ^ +×HCO_3 ^（ - ））/（5.0×10 ^ -2）#

#2.15×10 ^ -8 =（H_3O ^ +×HCO_3 ^（ - ））#

今、私たちはそれを仮定することができます #H_3O ^ + = HCO_3 ^（ - ）# それらは1：1の比率でソリューションに存在するためです。これにより、式から平方根を取り出すことができます。 #（H_3O ^ +×HCO_3 ^（ - ））# それぞれの濃度を見つけるために：

#sqrt（2.15×10 ^ -8）約（1.47×10 ^ -4）=（H_3O ^ + = HCO_3 ^（ - ））#

さて、2回目の解離では、 #HCO_3 ^（ - ）# イオンは酸として作用するため、最初の解離で見いだされたこの種の濃度が新しい酸の分母の値になります。 #K_a# 式：

#K_a =（H_3O ^ +×CO_3 ^（2 - ））/（HCO_3 ^ - ）#

#4.8×10 ^ -11 =（H_3O ^ +×CO_3 ^（2 - ））/（1.47×10 ^ -4）#

#approx 7.04倍10 ^ -15 = H_3O ^ +倍CO_3 ^（2 - ）#

#sqrt（7.04×10 ^ -15）約8.39×10 ^ -8 = H_3O ^ + = CO_3 ^（2 - ）#

オキソニウムイオンの濃度は #H_3O ^ +#、決定する #pH#、おおよそ #（1.47×10 ^ -4）+（8.39×10 ^ -8）約1.47×10 ^ -4#.

言い換えれば、2回目の解離は非常に小さかったため、無視できる程度のものと考えられたのですが、徹底的に考えましょう。

さて、方程式を使って #pH# 我々は計算することができます #pH# この解決策の。

#pH = -log H_3O ^ +#

#pH = -log 1.47倍10 ^ -4#

#pH約3.83#