A może zachodzi jakaś reakcja, o której nie wiem?

Są trzy reakcje i prawdopodobnie znasz je wszystkie:

$tag{1}$ce{H2O(l) <=> H+(aq) + OH-(aq)}$$

$tag{2}$ce{HCl(aq) -> H+(aq) + Cl-(aq)}$$

$tag{3}$ce{Ch3COOH(aq) <=> H+(aq) + CH3COO-.(aq)}$$

Stężenie $ce{H+}$ w tych trzech reakcjach jest takie samo, ponieważ wszystkie one zachodzą w tej samej fazie. Tak więc to, co dzieje się w reakcjach (1) i (2) wpływa na równowagę reakcji (3).

Czy mogę po prostu znaleźć stężenie uwolnionego przez reakcję CH3COOH z wodą i dodać je do stężenia uwolnionego przez HCl, dodać te dwa stężenia i obliczyć pH w ten sposób?

Nie możesz, ponieważ jeśli wrócisz do reakcji (3), nie jesteś już w równowadze. Aby uniknąć prób naprawienia jednej równowagi, a jednocześnie zepsucia innej, istnieją dwie strategie:

a) Umieść wszystko w układzie równań i rozwiąż je za jednym zamachem (preferowana metoda, jeśli używasz programu do rozwiązywania równań).

b) Zacznij od głównych gatunków, ignorując mniejsze gatunki i reakcje, które nie mają dużego wpływu na główne gatunki. Następnie przejdź do tych innych reakcji i gatunków drugorzędowych. Jest to preferowane, gdy musisz wykonać obliczenia na papierze i nie potrzebujesz dokładnego rozwiązania.

Przybliżona odpowiedź

Po zmieszaniu i zignorowaniu wszystkich reakcji dysocjacji kwasów, stężenia są następujące:

c(kwas octowy) = 50 / 125 * 0.3 M = 0.12 M

c(kwas solny) = 75 / 125 * 0.2 = 0.12 M

Więc oto kroki:

1. Pozwól kwasowi solnemu zdysocjować i otrzymaj stężenie jonów wodorowych i pH
2. Sprawdź, czy kwas octowy dysocjuje w znacznym stopniu
3. Sprawdź, czy woda zdysocjowała w znacznym stopniu

Dla pierwszego kroku otrzymujemy = 0.12 M, a pH = 0.92. Są to dane wstępne, ponieważ nie pozwoliliśmy innym kwasom (woda i kwas octowy) dysocjować.

Dla drugiego etapu, nie jesteśmy jeszcze w równowadze (nie ma jeszcze octanu). Jednak pH jest bardzo niskie w porównaniu do pKa kwasu octowego, więc jeśli pH nie zmieni się znacznie, nie będzie dysocjować dużo. Spróbujmy obliczyć stężenie octanu zakładając, że zmiana stężenia kwasu octowego i jonów wodorowych jest pomijalna.

$ = K_a * / pKa{} = pKa{1.8e-5} * 0,12 / 0,12$$

Nie popełnimy więc wielkiego błędu, jeśli powiemy, że stężenia kwasu octowego i jonów wodorowych nie uległy większym zmianom w wyniku reakcji 2. Jeśli chcemy, możemy zaktualizować stężenie jonów wodorowych z 0,12 M do 0,120018 M.

W trzecim kroku robimy to, co zawsze robimy, gdy pH jest zasadniczo kwaśne. Po prostu obliczamy stężenie wodorotlenku, zakładając, że na stężenie jonów wodorowych nie ma większego wpływu dysocjacja wody. Wychodzi nam to jako $8.3e-14}$. Jeśli chcemy, możemy zaktualizować stężenie jonów wodorowych z 0,120018 M do 0,120018000000013 M i pH równe 0,92075. (Nic z tego nie ma sensu, ponieważ mieliśmy tylko 2 cyfry znaczące dla stałej dysocjacji kwasu octowego.)

Ponieważ założyliśmy stężenie jonów wodorowych 0,12 M dla drugiego etapu i 0,120018 M dla trzeciego, nawet jeśli nie jest to do końca prawdą, reakcje (2) i (3) nie są całkiem w równowadze dla stężeń, które obliczyliśmy. Dobrą rzeczą jest to, że w większości przypadków nie ma to znaczenia.