Rozwiązanie:

W zadaniu należy obliczyć stężenie jonów H⁺ w roztworze A i B, aby obliczyć pH roztworów i móc porównać ich odczyn. 

Dla roztworu A: 

Znamy stężenie molowe (wprowadzone C₀) do roztworu oraz stopień dysocjacji. W zadaniu należy skorzystać ze wzoru:

$\alpha =\frac{C_z}{C_0}\cdot 100\%$  

$C_z=\frac{\alpha \cdot C_0}{100\%}$  

$C_z=\frac{3,12\%\cdot 0,12\frac{mol}{d{m}^3}}{100\%}$  

$C_z=3,774\cdot {10}^{-3}\frac{mol}{d{m}^3}$  

Stężenie zdysocjowane równe jest stężeniu jonów H⁺ w roztworze. Dzięki temu możemy obliczyć pH roztworu HX:

$pH=-\log \left(\left[H^{+}\right]\right)$  

$pH=-\log \left(3,774\cdot {10}^{-3}\right)$  

$pH=2,43$    

Dla roztworu B:

Mamy podany stopień i stałą dysocjacji. Stopień dysocjacji jest większy niż 5% więc można zastosować tylko pełny wzór na stałą dysocjacji. Wykorzystując ten wzór możemy obliczyć stężenie molowe (wprowadzone C₀) do roztworu HY:

$K=\frac{{\alpha }^2\cdot C}{1-\alpha }$  

$1,8\cdot {10}^{-4}=\frac{{0,1}^2\cdot C_0}{1-0,1}$  

$C_0=0,0162\frac{mol}{d{m}^3}$  

Znając stopień dysocjacji i wprowadzone stężenie związku, możemy obliczyć stężenie zdysocjowane jonów:

$C_z=\frac{\alpha \cdot C_0}{100\%}$  

$C_z=\frac{10\%\cdot 0,0162\frac{mol}{d{m}^3}}{100\%}$  

$C_z=1,62\cdot {10}^{-3}\frac{mol}{d{m}^3}$  

 

Stężenie zdysocjowane równe jest stężeniu jonów H⁺ w roztworze. Dzięki temu możemy obliczyć pH roztworu HY:

$pH=-\log \left(\left[H^{+}\right]\right)$  

$pH=-\log \left(1,62\cdot {10}^{-3}\right)$  

$pH=2,79$  

 

Porównanie pH roztworów:

pH roztworu A wynosi 2,43

pH roztworu B wynosi 2,79

Odpowiedź: Wyższe pH charakteryzuje roztwór B.