Для определения pH и степени диссоциации раствора фенола (C6H5OH) при температуре 25 °C, нужно выполнить несколько шагов.
Определение молярной концентрации раствора фенола:
Первым шагом является вычисление молярной концентрации (C) раствора. Для этого нужно знать молярную массу фенола (C6H5OH).
Молярная масса фенола (C6H5OH):
[
\text{C} = 12 \times 6 = 72 \, \text{г/моль}
]
[
\text{H} = 1 \times 6 = 6 \, \text{г/моль}
]
[
\text{O} = 16 \times 1 = 16 \, \text{г/моль}
]
[
\text{Итого:} \, 72 + 6 + 16 = 94 \, \text{г/моль}
]
Теперь найдём молярную концентрацию раствора:
[
C = \frac{6.5 \, \text{г/л}}{94 \, \text{г/моль}} = 0.0691 \, \text{моль/л}
]
Определение константы диссоциации фенола (Ka):
Фенол является слабой кислотой. Его константа диссоциации (Ka) при 25 °C примерно равна (1.3 \times 10^{-10}).
Составление уравнения диссоциации:
Фенол диссоциирует в водном растворе по следующему уравнению:
[
\text{C6H5OH} \leftrightharpoons \text{C6H5O}^- + \text{H}^+
]
Пусть степень диссоциации фенола равна (\alpha). Тогда концентрация ионов (\text{H}^+) и (\text{C6H5O}^-) будет равна (C \cdot \alpha), а концентрация недиссоциированного фенола будет равна (C \cdot (1 - \alpha)).
Запись выражения для Ka:
[
K_a = \frac{[\text{C6H5O}^-][\text{H}^+]}{[\text{C6H5OH}]}
]
[
K_a = \frac{(C \cdot \alpha)(C \cdot \alpha)}{C \cdot (1 - \alpha)} = \frac{C^2 \cdot \alpha^2}{C \cdot (1 - \alpha)} = \frac{C \cdot \alpha^2}{1 - \alpha}
]
Учитывая, что фенол является слабым электролитом, (\alpha) будет очень мала, и можно принять (1 - \alpha \approx 1).
Тогда уравнение упрощается до:
[
K_a \approx C \cdot \alpha^2
]
Вычисление степени диссоциации ((\alpha)):
[
\alpha^2 \approx \frac{K_a}{C}
]
[
\alpha^2 \approx \frac{1.3 \times 10^{-10}}{0.0691} \approx 1.88 \times 10^{-9}
]
[
\alpha \approx \sqrt{1.88 \times 10^{-9}} \approx 4.34 \times 10^{-5}
]
Определение концентрации ионов (\text{H}^+):
[
[\text{H}^+] = C \cdot \alpha = 0.0691 \cdot 4.34 \times 10^{-5} \approx 3.00 \times 10^{-6} \, \text{моль/л}
]
Вычисление pH раствора:
[
\text{pH} = -\log{[\text{H}^+]}
]
[
\text{pH} = -\log{(3.00 \times 10^{-6})} \approx 5.52
]
Определение степени диссоциации в процентах:
[
\alpha \times 100\% = 4.34 \times 10^{-5} \times 100\% \approx 0.00434\%
]
Таким образом, pH раствора фенола при температуре 25 °C составляет примерно 5.52, а степень диссоциации фенола составляет около 0.00434%.