Мольная доля χ=отношению числ молей частиц в-ва к общему числк молей всех в-в в растворе.
в растворе Na2СО3 содержатся различные частицы, и нейтральные, и заряженные: H2СО3, НСО3–,СО3 2–, OH–, Na+, Н+ и H2O.
При равенстве рН раствора и рК диссоциации в нем кислоты концентрации диссоциированной и недиссоциированной форм равны друг другу. Тогда при рН=рК2 отношение концентраций диссоциированной и недиссоциированной форм =1, т.е. [СО3 2–]=[НСО3–]
В таком растворе конц-я недиссоц. м-л H2СО3 очень мала, и ею можно пренебречь.
Кроме того, рН=10,08 отсюда [H+]= 10^– 10,08=8,318 ∙10^–11 М - очень мала по ср. с др. ионами, и ею можно тоже пренебречь.
Таким образом, для расчета мольной доли остаются 4 вида ионов: НСО3–, СО3 2–, OH–, Na+ и H2O.
Na2СО3 - соль, образованная сильным основанием NaOH и слабой кислотой H2СО3.
Гидролиз: СО3 2– + Н2О ⇆ НСО3– + ОН–
т.е. соотв. Ка2(Кд2) угольной кислоты.
Без учета ионной силы раствора:
рОН = 14 - рН = 14 – 10,08 = 3,92
[ОН–] = 10^–3,92 = 1,202∙10^–4 М
[НСО3–] =[ОН–] =1,202∙10^–4 М
Константа гидролиза:
Кг=К(Н2О) / Кд2(Н2СО3) = 10^–14 / (4,79⋅10^–11) = 2,088 ⋅10^–4
В соответствии с уравнением реакции Кг можно выразить через равновесные конц-и ионов:
Кг= [НСО3 –] [ОН–] / [СО3 2–] , отсюда:
2,088 ⋅10^–4=(1,202∙10^–4)² / [СО3 2–]
[СО3 2–] = (1,202∙10^–4)²/2,088 ⋅10^–4 = 6,921∙10^–5 М
[Na2СО3]=[Na+] /2 =1,894 ∙10^–4 М
Для соли сильного основания и слабой кислоты:
рН = 7 – ½ lgКа2 + ½ lgСсоли
10,08 = 7 – lg(4,79⋅10-11)/2 + ½ lgСсоли
½ lgСсоли = 10,08 – 7 + lg(4,79⋅10-11)/2 = -2,080
lgСсоли = -4,160
Ссоли = 6,924 ∙10^–5 М
Отсюда [Na+] = 6,924 ∙10^–5 ∙ 2 =1,385 ∙10^–4М
При такой низкой конц-и плотность р-ра можно принять за 1 г/мл, а массу воды считать=1000 г
1000/18=55,56 моль H2O.
Мольная доля χ(НСО3–)=1,202∙10^–4/[55,56+2(1,202∙10^–4)+1,894 ∙10^–4+0,6921∙10^–4] = 2,163∙10^–6