Определить pH раствора карбоната натрия (Na₂CO₃) с молярной концентрацией эквивалента 0,02 моль-экв/л.

Решение задачи

Запишем уравнение диссоциации раствора карбоната натрия (Na₂CO₃):

Гидролизу подвергается карбонат-ион (CO₃^2-). Гидролиз раствора карбоната натрия (Na₂CO₃) проходит в две ступени.

Первая ступень:

Вторая ступень:

В водном растворе  карбоната натрия (Na₂CO₃)  гидролиз по второй ступени не проходит.

Для вычисления степени гидролиза необходимо вычислить молярную концентрацию раствора карбоната натрия (Na₂CO₃).
Найдем молярную концентрацию раствора карбоната натрия (Na₂CO₃) по формуле, устанавливающей связь между нормальной и молярной концентрацией:

Где:

N – нормальная концентрация;

M – молярная концентрация;

z – число эквивалентности.

Откуда молярная концентрация равна:

Напомню, молярная концентрация показывает количество растворенного вещества (моль), содержащегося в 1 л раствора.

Учитывая, что число эквивалентности карбоната натрия (Na₂CO₃) равно 2 (произведение валентности металла на  число его атомов в молекуле соли), рассчитаем молярную концентрацию раствора карбоната натрия (Na₂CO₃):

M (Na₂CO₃) = 0,02 / 2 = 0,01 (моль/л).

Запишем формулу нахождения константы гидролиза (K_г):

Где:

К_к — константа диссоциации слабой кислоты.

Запишем формулу нахождения степени гидролиза (h):

 

После преобразований константы гидролиза получаем:

(Концентрацию гидроксид-ионов [OH^—] выразили через ионное произведение воды: [OH^—] = К_в/[H⁺]).

В данном выражении К_к – константа диссоциации гидрокарбонат-иона (HCO₃^—).

Хочу обратить  внимание, что в расчете используется константа диссоциации угольной кислоты (H₂CO₃) по второй ступени.

Из справочных данных для угольно кислоты (HCO₃^—) находим, что константа диссоциации угольной кислоты (HCO₃^—) равна 4,68 ∙ 10^-11.

Известные данные подставим в формулу и рассчитаем концентрацию гидроксид-ионов [OH^—]:

рОН = –lg 1,46 ∙ 10^–3 = 2,84

рН = 14 – рОН = 14 – 2,84 =11,16

Ответ:

pH раствора карбоната натрия 11,16.