Номер 116, страница 311 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.116. В воде растворили 69 г муравьиной кислоты НСООН, в полученном растворе обнаружено 0,09 моль ионов. Чему равна степень диссоциации кислоты в растворе?

Дано:

$m(\text{HCOOH}) = 69$ г

$n(\text{ионов}) = 0.09$ моль

Найти:

$\alpha$ - ?

Решение:

Муравьиная кислота является слабой одноосновной кислотой и в водном растворе подвергается обратимой электролитической диссоциации. Запишем уравнение диссоциации:

$\text{HCOOH} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{HCOO}^-$

Из уравнения реакции следует, что при диссоциации одной молекулы муравьиной кислоты образуются два иона: один катион водорода ($\text{H}^+$) и один формиат-анион ($\text{HCOO}^-$).

1. Рассчитаем молярную массу муравьиной кислоты ($\text{HCOOH}$):

$M(\text{HCOOH}) = Ar(\text{H}) + Ar(\text{C}) + 2 \cdot Ar(\text{O}) + Ar(\text{H}) = 1 + 12 + 2 \cdot 16 + 1 = 46$ г/моль.

2. Найдем начальное количество вещества муравьиной кислоты, которое растворили в воде:

$n_{нач}(\text{HCOOH}) = \frac{m(\text{HCOOH})}{M(\text{HCOOH})} = \frac{69 \text{ г}}{46 \text{ г/моль}} = 1.5$ моль.

3. Определим количество вещества кислоты, которое продиссоциировало на ионы. Пусть количество продиссоциировавшей кислоты равно $n_{дисс}$. Тогда, согласно уравнению диссоциации, количество образовавшихся ионов водорода $n(\text{H}^+) = n_{дисс}$ и количество образовавшихся формиат-ионов $n(\text{HCOO}^-) = n_{дисс}$.

Общее количество ионов в растворе равно сумме количеств катионов и анионов:

$n(\text{ионов}) = n(\text{H}^+) + n(\text{HCOO}^-) = n_{дисс} + n_{дисс} = 2 \cdot n_{дисс}$

По условию задачи, общее количество моль ионов равно $0.09$ моль. Отсюда можем найти количество продиссоциировавшей кислоты:

$n_{дисс} = \frac{n(\text{ионов})}{2} = \frac{0.09 \text{ моль}}{2} = 0.045$ моль.

4. Степень диссоциации ($\alpha$) определяется как отношение количества вещества, продиссоциировавшего на ионы ($n_{дисс}$), к начальному количеству растворенного вещества ($n_{нач}$):

$\alpha = \frac{n_{дисс}}{n_{нач}}$

Подставим вычисленные значения в формулу:

$\alpha = \frac{0.045 \text{ моль}}{1.5 \text{ моль}} = 0.03$

Обычно степень диссоциации выражают в долях единицы или в процентах. В процентах это составит $0.03 \cdot 100\% = 3\%$.

Ответ: степень диссоциации кислоты в растворе равна $0.03$ (или $3\%$).