Решение

При расчетах рН слабых электролитов можно использовать формулу рН = –lg С _Н+и учитывать только первую ступень диссоциации:

Н₂СО₃ ⇄ Н++ НСО₃ ^–,

Константу диссоциации по первой ступени для угольной кислоты находим в приложении: К _д1= 4, 45∙ 10^-7.

Равновесную концентрацию ионов водорода можно рассчитать двумя способами: непосредственно из выражения для К _д и через степень диссоциации α.

1. Если принять концентрацию диссоциированных молекул за С, то равновесные концентрации С _Н+и С _{НСО3 –} = С, а равновесная концентрация недиссоциированных молекул С _Н2СО3= (0, 002 – С). Подставим эти значения в выражение для К _д:

.

Решая это уравнения относительно С, получим: С = С _Н+= 3∙ 10^-5. Откуда рН = -lg С _Н+= 4, 52.

2. Поскольку К _Д < 10^-4, то в данном случае можно рассчитать по упрощенному выражению закона разбавления Оствальда:

.

В соответствии с уравнением диссоциации концентрация ионов С _Н+равна концентрации С _{НСО3 –} и концентрации диссоциированных по первой ступени молекул Н₂СО₃. Тогда, по определению:

α = С / С ₀ = С _Н+/ С ₀ и С _Н+= α С ₀ = 1, 49∙ 10^-2 ∙ 2∙ 10^-3 = 2, 98∙ 10^–5.

рН = –lg С _Н+= 4, 52.

Пример 9. Рассчитайте рН 0, 05 М раствора КОН.