Вычислите pH в 0,1 н растворе уксусной кислоты.

Чтобы вычислить pH в 0,1 н растворе уксусной кислоты, нужно учитывать, что уксусная кислота (CH₃COOH) является слабой кислотой и не диссоциирует полностью в растворе.

1. Запишем уравнение диссоциации уксусной кислоты:

   $$CH₃COOH \rightleftharpoons CH₃COO⁻ + H⁺$$

2. Константа диссоциации (Kₐ):
   Для уксусной кислоты $K_a$ составляет примерно $1,8 \times 10^{-5}$.

3. Молярность раствора:
   Начальная концентрация уксусной кислоты в растворе — 0,1 н. Учитывая, что уксусная кислота слабая и полностью не диссоциирует, будем считать, что молярность $[CH₃COOH]$ в растворе примерно равна 0,1 моль/л.

4. Составим таблицу для вычисления степени диссоциации:

   $$\text{CH₃COOH} \rightleftharpoons \text{CH₃COO}⁻ + \text{H}⁺$$ $$\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline & [CH₃COOH] & [CH₃COO⁻] & [H⁺] \\ \hline \text{Начальная концентрация} & 0,1 & 0 & 0 \\ \hline \text{Изменение} & -x & +x & +x \\ \hline \text{Конечная концентрация} & 0,1 - x & x & x \\ \hline \end{array}$$

5. Напишем выражение для константы диссоциации:

   $$K_a = \frac{[CH₃COO⁻][H⁺]}{[CH₃COOH]} = \frac{x^2}{0,1 - x}$$

6. Приближенно, для слабых кислот, можно считать, что x значительно меньше 0,1, поэтому $0,1 - x \approx 0,1$. Тогда уравнение можно упростить:

   $$K_a = \frac{x^2}{0,1}$$

   Подставляем известное значение $K_a$:

   $$1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,1}$$

7. Решим это уравнение для x:

   $$x^2 = 1,8 \times 10^{-5} \times 0,1 = 1,8 \times 10^{-6}$$ $$x = \sqrt{1,8 \times 10^{-6}} \approx 1,34 \times 10^{-3}$$

   Значение x — это концентрация ионов водорода $[H⁺]$, то есть $[H⁺] = 1,34 \times 10^{-3}$ моль/л.

8. Теперь можем найти pH:

   $$pH = -\log[H⁺] = -\log(1,34 \times 10^{-3}) \approx 2,87$$

Ответ: pH в 0,1 н растворе уксусной кислоты составляет примерно 2,87.