44अम्ल और क्षारक: Ka और pKa

हल — अभ्यास 44.1.

संयुग्मी क्षारक: $\ce{HCOO-}$, $\ce{NH3}$, $\ce{OH-}$, $\ce{CO3^{2-}}$। संयुग्मी अम्ल: $\ce{NH4+}$, $\ce{H2O}$, $\ce{H3O+}$, $\ce{CO2,H2O}$। उभयधर्मी: $\ce{H2O}$ और $\ce{HCO3-}$।

हल — अभ्यास 44.2.

pH 1.0; 3.0; $-\log(5.0 \times 10^{-3}) = 2.30$।

हल — अभ्यास 44.3.

$10^{-4.5} = 3.2 \times 10^{-5}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$। pH 11.2 पर: $[\ce{H3O+}] = 6.3 \times 10^{-12}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ और $[\ce{OH-}] = 1.0 \times 10^{-14}/6.3 \times 10^{-12} = 1.6 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$।

हल — अभ्यास 44.4.

$\ce{HCOOH + H2O <=> HCOO- + H3O+}$, $K_a = \dfrac{[\ce{HCOO-}][\ce{H3O+}]}{[\ce{HCOOH}]\,c^\circ}$; $\ce{NH4+ + H2O <=> NH3 + H3O+}$, $K_a = \dfrac{[\ce{NH3}][\ce{H3O+}]}{[\ce{NH4+}]\,c^\circ}$।

हल — अभ्यास 44.5.

मेथेनोइक अम्ल (छोटा $pK_a$)। अधिक प्रबल क्षारक $\ce{CH3COO-}$ है, जो अधिक दुर्बल अम्ल का क्षारक है।

हल — अभ्यास 44.6.

$[\ce{A-}] = [\ce{H3O+}] = 1.0 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$; $[\ce{HA}] = 0.050 - 0.001 = 0.049\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$; $K_a = 1.0 \times 10^{-6}/0.049 = 2.0 \times 10^{-5}$; $pK_a = 4.69$।

हल — अभ्यास 44.7.

$K_a = 6.31 \times 10^{-5}$; $x^2 + 6.31 \times 10^{-5}\,x - 1.26 \times 10^{-6} = 0$ से $x = 1.09 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ मिलता है: pH 2.96।

हल — अभ्यास 44.8.

$\mathrm{pH} = 14.0 + \log(2.0 \times 10^{-3}) = 14.0 - 2.70 = 11.3$।

हल — अभ्यास 44.9.

$\ce{HF}$, $\ce{HCOOH}$, ऐस्कॉर्बिक अम्ल, $\ce{C6H5COOH}$, $\ce{CH3COOH}$, $\ce{CO2,H2O}$, $\ce{NH4+}$, $\ce{HCO3-}$। प्रबल अम्ल बहुत नीचे, पैमाने के छोर से भी परे, होता है: वह पानी से पूर्ण रूप से अभिक्रिया करता है।

हल — अभ्यास 44.10.

$[\ce{H3O+}] = 10^{-5.6} = 2.5 \times 10^{-6}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$, शुद्ध पानी ($1.0 \times 10^{-7}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$) से 25 गुना अधिक।

हल — अभ्यास 44.11.

$K_a K_b = \dfrac{[\ce{NH3}][\ce{H3O+}]}{[\ce{NH4+}]c^\circ} \times \dfrac{[\ce{NH4+}][\ce{OH-}]}{[\ce{NH3}]c^\circ} = K_e$, इसलिए $pK_a = pK_e - pK_b = 14.0 - 4.74 = 9.26$।

हल — अभ्यास 44.12.

$0.0010\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ पर: $x^2 + 1.74 \times 10^{-5}\,x - 1.74 \times 10^{-8} = 0$, $x = 1.24 \times 10^{-4}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$, pH 3.91: 0.52 की वृद्धि, 1 की नहीं। तनु होने पर दुर्बल अम्ल पानी से अधिक अनुपात में अभिक्रिया करता है (यहाँ $4\,\%$ के मुक़ाबले $12\,\%$), जो तनुकरण की आंशिक भरपाई कर देता है।

हल — अभ्यास 44.13.

अम्ल के रूप में: $\ce{HCO3- + H2O <=> CO3^{2-} + H3O+}$, $K = 10^{-10.33}$। क्षारक के रूप में: $\ce{HCO3- + H2O <=> H2CO3 + OH-}$ ($\ce{H2CO3}$ यहाँ $\ce{CO2,H2O}$ को दर्शाता है), $K = K_e/K_a = 10^{-14.0+6.37} = 10^{-7.63}$। क्षारक अभिक्रिया का स्थिरांक बड़ा है: विलयन थोड़ा क्षारकीय है।

हल — अभ्यास 44.14.

कोई अम्ल, कितना भी तनु हो, विलयन को क्षारकीय नहीं बना सकता। जब अम्ल के अपने ऑक्सोनियम आयन पानी द्वारा दिए जाने वाले $1 \times 10^{-7}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ से कम हो जाते हैं, तो पानी के आयन हावी हो जाते हैं: pH नीचे से 7 की ओर बढ़ता है और उसे कभी पार नहीं करता।

हल — अभ्यास 44.15.

$n = 0.500 / 176.0 = 2.84 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}$, $c = 0.0142\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$; $K_a = 9.12 \times 10^{-5}$; $x^2 + 9.12 \times 10^{-5}\,x - 1.30 \times 10^{-6} = 0$ से $x = 1.09 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ मिलता है: pH 2.96।