Каков будет значение pH насыщенного раствора углекислого газа в воде? Когда растворимость СО2 при стандартных условиях

Хорошо! Для того чтобы решить эту задачу, нам понадобятся некоторые основные знания о pH и свойствах углекислого газа.

pH — это мера кислотности или щелочности водного раствора. Он определяется по шкале от 0 до 14, где значения ниже 7 указывают на кислотную среду, значения выше 7 — на щелочную среду, и значение 7 указывает на нейтральную среду.

Углекислый газ (CO2) образует слабую кислоту при растворении в воде. При этом он реагирует с водой и образует угольную кислоту (H2CO3). Следовательно, раствор CO2 в воде будет иметь кислотную среду.

Теперь давайте рассмотрим растворимость СО2 при стандартных условиях, которая составляет 170 мл на 100 граммов воды. Это означает, что 100 граммов воды могут растворить 170 мл углекислого газа.

Получившуюся концентрацию углекислого газа в растворе можем вычислить с помощью следующей формулы:

\[Концентрация (Моль/л) = Количество вещества (Моль) / Объем раствора (л)\]

Теперь нам нужно вычислить количесвто вещества углекислого газа (в молях). Для этого используем формулу:

\[Количество вещества (Моль) = Масса вещества (г) / Молярная масса (г/моль)\]

Молярная масса углекислого газа (CO2) равна 44 г/моль.

Следовательно, количество вещества углекислого газа можно вычислить следующим образом:

\[Количество вещества (Моль) = (Масса вещества (г) / Молярная масса (г/моль)) = (100 г / 44 г/моль)\]

Подсчитав это значение и найдя концентрацию углекислого газа в растворе, мы сможем определить значение pH, используя следующую информацию:

- Если концентрация H2CO3 в растворе более 1x10^{-7} М, то pH будет ниже 7.
- Если концентрация H2CO3 в растворе менее 1x10^{-7} М, то pH будет равен 7.

Давайте рассчитаем количество вещества углекислого газа в молях:

\[Количество вещества (Моль) = \frac{100 г}{44 г/моль} = 2.27 моль\]

Теперь, используя количество вещества и объем раствора, найдем концентрацию углекислого газа в растворе:

\[Концентрация (Моль/л) = \frac{2.27 моль}{0.17 л} = 13.35 М\]

Так как концентрация H2CO3 в растворе (13.35 М) превышает 1x10^{-7} М, то pH насыщенного раствора углекислого газа в воде будет ниже 7.

Округлим значение до двух знаков после запятой, получим:

\[pH \approx 6.98\]

Таким образом, значение pH насыщенного раствора углекислого газа в воде будет около 6.98, что указывает на кислотную среду.