Номер 5, страница 59 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

5. В растворе синильной кислоты концентрацией 1,5 моль/л из каждого миллиона молекул HCN только 20 диссоциируют на ионы. Рассчитайте степень диссоциации синильной кислоты в этом растворе. Какая это кислота — сильная или слабая? Чему равна концентрация ионов водорода в растворе?

Дано:

Концентрация синильной кислоты $C(HCN) = 1,5 \text{ моль/л}$

Общее число молекул в условной выборке $N_{общ} = 1 \text{ млн} = 10^6$

Число диссоциировавших молекул в условной выборке $N_{дисс} = 20$

Перевод в систему СИ:

$C(HCN) = 1,5 \frac{\text{моль}}{\text{л}} = 1,5 \frac{\text{моль}}{10^{-3} \text{м}^3} = 1500 \frac{\text{моль}}{\text{м}^3}$

Найти:

1. Степень диссоциации $α$ — ?

2. Сила кислоты — ?

3. Концентрация ионов водорода $[H^+]$ — ?

Решение:

Рассчитайте степень диссоциации синильной кислоты в этом растворе.

Степень диссоциации ($α$) — это отношение числа молекул, распавшихся на ионы ($N_{дисс}$), к общему числу растворенных молекул ($N_{общ}$).

Формула для расчета степени диссоциации:

$α = \frac{N_{дисс}}{N_{общ}}$

Согласно условию, из $1,000,000$ ($10^6$) молекул $HCN$ диссоциирует $20$ молекул. Подставляем эти значения в формулу:

$α = \frac{20}{1000000} = \frac{20}{10^6} = 2 \times 10^{-5}$

Степень диссоциации также можно выразить в процентах, умножив полученное значение на 100%:

$α(\%) = 2 \times 10^{-5} \times 100\% = 2 \times 10^{-3}\% = 0,002\%$

Ответ: степень диссоциации синильной кислоты равна $2 \times 10^{-5}$ (или $0,002\%$).

Какая это кислота — сильная или слабая?

Сила электролита определяется его степенью диссоциации ($α$). По общепринятой классификации, электролиты считаются слабыми, если их степень диссоциации менее 3% ($α < 0,03$), и сильными, если она превышает 30% ($α > 0,3$).

В данном случае степень диссоциации синильной кислоты $α = 2 \times 10^{-5} = 0,00002$.

Так как $0,00002$ значительно меньше, чем $0,03$, синильная кислота является очень слабым электролитом, а следовательно, слабой кислотой.

Ответ: синильная кислота является слабой кислотой.

Чему равна концентрация ионов водорода в растворе?

Синильная кислота диссоциирует в водном растворе по обратимому процессу:

$HCN \rightleftharpoons H^+ + CN^-$

Из уравнения реакции следует, что диссоциация одной молекулы $HCN$ приводит к образованию одного иона водорода $H^+$. Таким образом, равновесная концентрация ионов водорода $[H^+]$ равна концентрации диссоциировавших молекул кислоты.

Концентрацию диссоциировавших молекул можно рассчитать, умножив исходную концентрацию кислоты $C(HCN)$ на степень ее диссоциации $α$.

$[H^+] = C(HCN) \times α$

Подставляем известные значения:

$[H^+] = 1,5 \text{ моль/л} \times 2 \times 10^{-5} = 3,0 \times 10^{-5} \text{ моль/л}$

Ответ: концентрация ионов водорода в растворе равна $3,0 \times 10^{-5}$ моль/л.