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Gleichgewichtsproblem bei schwefliger Säure?

Nun, das erste, was ich tun würde, ist, alle notwendigen Komponenten einzurichten: Reaktion, ICE-Tabelle und den allgemeinen Punkt der Frage. Hier sind alle ICE-Tische drin Molarität.

Im Allgemeinen möchte die Frage, dass Sie Folgendes erkennen / schätzen:

  • manchmal kann man die zweite Dissoziation einer polyprotischen Säure ignorieren, besonders wenn es die letzte ist, die sie kann.
  • Die #"pH"# wird daher hauptsächlich durch die erste Dissoziation einer diprotischen Säure bestimmt, insbesondere wenn das erste Proton eine nicht starke Säure ist (#K_(a1) < 1#).
  • Die vorherrschenden Arten spiegeln die relativen Größen der #"pH"# vs #"pK"_(ai)#. Wenn #"pH" < "pK"_(ai)#, dann die Säure die #"pK"_(ai)# repräsentiert wird in seiner sauren Form existieren, und umgekehrt. Sie können dies mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung überprüfen, aber Sie sollten in der Lage sein, dies konzeptionell bei Prüfungen durchzuführen, um Ihre Arbeit zu überprüfen.

HAFTUNGSAUSSCHLUSS: LANGE ANTWORT!

Ich gehe davon aus, dass Sie inzwischen wissen, wie man eine Monoprotinsäure einrichtet und verwendet, und dies ist nur eine Erweiterung zu einer Diprotinsäure. Es geht darum, den Überblick zu behalten und zu wissen, welche Annahmen zu treffen sind.

#a)#

#"H"_2"SO"_3(aq) rightleftharpoons "HSO"_3^(-)(aq) + "H"^(+)(aq)#

#"I"" ""0.01"" "" "" "" "0" "" "" "" "" "0#
#"C"" "-x" "" "" "+x" "" "" "" "+x#
#"E"" "0.01 - x" "" "x" "" "" "" "" "x#

#K_(a1) = (x^2)/(0.01 - x) = 1.5 xx 10^(-2)#

By using the quadratic formula, which must be done because the #K_(a1)# is not small enough at this low concentration, you should get

#x = "0.00686 M"#

Also die Art in Lösung nach Dissoziation #bb1# sind:

  • #"0.00314 M H"_2"SO"_3#
  • #"0.00686 M HSO"_3^(-)#
  • #"0.00686 M H"^(+)#

Nun wird die #"HSO"_3^(-)# sollte wieder dissoziieren, diesmal mit #K_(a2) = 9.1 xx 10^(-8)# (nicht ignorieren die #"H"^(+)# das wurde bereits aus dem vorherigen Gleichgewichtsschritt generiert).

Hier wissen wir, dass die zweite Dissoziation sehr unbedeutend sein wird, aber ich werde es trotzdem tun, um Ihnen zu zeigen, wie klein es ist und warum wir es einfach ignorieren würden.

#"HSO"_3^(-)(aq) rightleftharpoons "SO"_3^(2-)(aq) + "H"^(+)(aq)#

#"I"" ""0.00686"" "" "" "" "0" "" "" "" "0.00686#
#"C"" "-x" "" "" "" "+x" "" "" "+x#
#"E"" "0.00686 - x" "" "x" "" "" "" "0.00686 + x#

#K_(a2) = 9.1 xx 10^(-8) = (x(0.00686 + x))/(0.00686 - x)#

Hier können Sie die kleinen verwenden #x# Annäherung seit #K_(a2)# ist sehr klein (#10^(-5)# ist in der Regel eine gute Grenze), und Sie erhalten:

#K_(a2) ~~ (x(0.00686 + cancel(x)))/(0.00686 - cancel(x)) ~~ x#

#= 9.1 xx 10^(-8)# #"M"#

(#0.0013%# dissociation)

Also nach Überlegung Dissoziation #bb2# zusätzlich zur Dissoziation #1#, Wir haben noch Gesamt-:

  • #color(blue)("0.00314 M H"_2"SO"_3)# wieder ungefähr, da die prozentuale Dissoziation so gering war.
  • #(0.00686 - 9.1 xx 10^(-8)) "M HSO"_3^(-) ~~ color(blue)("0.00686 M HSO"_3^(-))#
  • #color(blue)(9.1 xx 10^(-8) "M SO"_3^(2-))#, aber praktisch betrachten wir es als Null ...
  • #"0.00686 M H"^(+) + 9.1 xx 10^(-8) "M H"^(+) ~~ color(blue)("0.00686 M H"^(+))#

#b)#

Nach all dieser Arbeit, um die Stufen in Variation von zu überprüfen #["H"^(+)]#, die #"pH"# sollte einfach sein.

#color(blue)("pH") = -log["H"^(+)] = color(blue)(2.16)#

#c)#

At #"pH"# #0.5#, #5.5#, und #9#Betrachten wir dies konzeptionell ohne Berechnung.

  • At #"pH"# #0.5#, Die Lösung ist mehr sauer als der erste #"pKa"# of #1.81# (welche, wenn #"pH" = 1.81#markiert den Halbäquivalenzpunkt für die #"H"_2"SO"_3//"HSO"_3^(-)# Gleichgewicht) und der zweite #"pKa"# of #7.04# (welche, wenn #"pH" = 7.04#markiert den Halbäquivalenzpunkt für die #"HSO"_3^(-)//"SO"_3^(2-)# Gleichgewicht).

This tells us that the solution will be dominated by the most acidic form of #color(blue)(bb("H"_2"SO"_3))#, i.e. itself.

  • At #"pH"# #5.5#, Die Lösung ist mehr grundlegend als #"pKa" = 1.81# (zugehörig #"H"_2"SO"_3#) und mehr sauer als #"pKa" = 7.04# (zugehörig #"HSO"_3^(-)#).

So, the form of #"H"_2"SO"_3# that will dominate is more basic than #"H"_2"SO"_3# but more acidic than #"SO"_3^(2-)#. Therefore, #color(blue)(bb("HSO"_3^(-)))# dominates here.

  • Ich nehme an, Sie könnten dies an diesem Punkt herausfinden; das #"pH"# of #9# is einfacher als beide #"pKa"#s, so die die meisten Grundarten dominiert, dh #color(blue)(bb("SO"_3^(2-)))#.