سوال ۵ — سؤال ۵ امتحان نهایی شیمی ۳ — شهریور ۱۴۰۴

الف) $[\mathrm{H^+}] = 2\times10^{-4}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$ ، $[\mathrm{OH^-}] = 5\times10^{-11}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$ و $\dfrac{[\mathrm{H^+}]}{[\mathrm{OH^-}]} = 4\times10^{6}$

ب) $\rightleftharpoons$ ؛ زیرا اسید ضعیف است.

الف) فقط ۲ درصد مولکول‌های اسید یونیده می‌شوند و هر مولکول یونیده یک یون $\mathrm{H^+}$ (هیدرونیوم) می‌دهد:

$$[\mathrm{H^+}] = 0.01\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \times \frac{2}{100} = 2\times10^{-4}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$$

در هر محلول آبی در دمای اتاق، $[\mathrm{H^+}][\mathrm{OH^-}] = 10^{-14}$ است:

$$[\mathrm{OH^-}] = \frac{10^{-14}}{2\times10^{-4}} = 5\times10^{-11}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$$

هر دو یون در یک حجم از محلول هستند، پس نسبت مولی آن‌ها همان نسبت غلظت‌هاست:

$$\frac{[\mathrm{H^+}]}{[\mathrm{OH^-}]} = \frac{2\times10^{-4}}{5\times10^{-11}} = 4\times10^{6}$$

ب) درصد یونش این اسید فقط ۲ درصد است؛ یعنی بیشتر مولکول‌های $\mathrm{HCOOH}$ یونیده نمی‌شوند و در محلول، مولکول‌های اسید و یون‌ها با هم در تعادل‌اند. پس فرمیک اسید یک اسید ضعیف است و در معادلهٔ یونش آن علامت تعادل ($\rightleftharpoons$) می‌گذاریم:

$$\mathrm{HCOOH(aq) \rightleftharpoons H^+(aq) + HCOO^-(aq)}$$