Определите, является ли уксусная кислота сильным или слабым электролитом, если раствор, содержащий 0,571 г кислоты

Для определения, является ли уксусная кислота сильным или слабым электролитом, мы можем использовать факт, что сильные электролиты полностью диссоциируются в растворе, а слабые электролиты диссоциируются только частично.

Для начала, нам необходимо определить, сколько молей уксусной кислоты содержится в растворе. Для этого мы можем использовать формулу:

\[n = \frac{m}{M}\]

где \(n\) - количество молей, \(m\) - масса вещества, \(M\) - молярная масса.

Молярная масса уксусной кислоты (\(CH_3COOH\)) равна примерно 60,05 г/моль.

Теперь, подставим значения в формулу:

\[n = \frac{0,571}{60,05} \approx 0,0095 \text{ моль}\]

Мы получили количество молей уксусной кислоты в растворе. Теперь нам нужно определить количество вещества уксусной кислоты, не диссоциированного в растворе, при данной температуре.

Масса раствора составляет 100 г, из которых 0,571 г - масса уксусной кислоты. Следовательно, масса воды равна:

\[m_{\text{воды}} = 100 - 0,571 = 99,429 \text{ г}\]

Замерзание раствора происходит при температуре -0,181 градуса. Данная температура является результатом понижения замерзания, вызванного наличием уксусной кислоты в растворе.

Для определения количества диссоциированных частиц, мы можем использовать формулу Вант-Гоффа:

\[\Delta T = K_f \cdot m \cdot i\]

где \(\Delta T\) - понижение температуры замерзания, \(K_f\) - постоянная замерзания, зависящая от растворителя, \(m\) - моляльность, \(i\) - фактор диссоциации.

Значение постоянной замерзания воды равно 1,86 °C/(моль/кг). Определим моляльность раствора:

\[m = \frac{n}{m_{\text{воды}}}\]

\[\therefore m = \frac{0,0095}{0,099429} \approx 0,096 \text{ моль/кг}\]

Теперь нам необходимо определить фактор диссоциации (\(i\)) для уксусной кислоты. Уксусная кислота диссоциирует на ионы водорода (\(H^+\)) и ацетатные ионы (\(CH_3COO^-\)). В данном случае, уксусная кислота диссоциирует только частично, поэтому \(i < 2\).

Чтобы определить значение \(i\), мы можем использовать представленные ниже значения для слабых электролитов:

- слабые кислоты, как уксусная, обычно имеют \(i\) примерно 0,5-1,0.

Предположим, что значение \(i\) для уксусной кислоты равно 0,8.

Теперь мы можем подставить значения в формулу Вант-Гоффа и решить ее для \(\Delta T\):

\[-0,181 = 1,86 \cdot 0,096 \cdot 0,8\]

\[-0,181 = 0,1421\]

Полученное значение \(\Delta T\) является неправильным, так как оно отрицательное. Это говорит о том, что наше предположение о факторе диссоциации (\(i\)) для уксусной кислоты равно 0,8 неверно.

Чтобы получить правильное значение \(\Delta T\), мы должны попробовать другое предположение о \(i\). Обычно, для слабых кислот, \(i\) принимается примерно равным 1. Давайте попробуем это значение:

\[-0,181 = 1,86 \cdot 0,096 \cdot 1\]

\[\Delta T = -0,0317 \text{ градуса}\]

Теперь мы получили правильное значение для \(\Delta T\), и оно положительное. Это говорит о том, что уксусная кислота диссоциирует в растворе в некоторой степени.

Окончательный вывод: Уксусная кислота является слабым электролитом.