Для получения уксусной кислоты (Ka = 1,78*10-5) в реакционный сосуд поместили смесь н-бутана и кислорода. После окончания реакции оставшуюся смесь охладили и растворили в 1 л воды (плотность уксусной кислоты – 1,05 г/мл). Результаты определения кислотности полученного раствора показали pH = 2,88. Вычислите, какое количество кислорода вступило в реакцию (число в процентах от начального количества с точностью до целых), если н-бутан был в недостатке, а давление продуктов по окончанию реакции было в 2 раза меньше по сравнению с давлением реагентов.

Для начала определим концентрацию уксусной кислоты в полученном растворе. Масса уксусной кислоты в 1 л раствора: m = V * p = 1 л * 1,05 г/мл = 1050 г

Количество вещества уксусной кислоты: n = m/M = 1050 г / 60 г/моль = 17,5 моль

Так как pH = 2,88, то концентрация ионов водорода: [H+] = 10^(-pH) = 10^(-2,88) = 1,4 * 10^(-3) моль/л

Так как уксусная кислота частично диссоциирует: CH3COOH -> H+ + CH3COO-

Поэтому концентрация ионов водорода равна концентрации уксусной кислоты, а значит: [H+] = [CH3COOH] = 1,4 * 10^(-3) моль/л

Так как Ka = [H+][CH3COO-]/[CH3COOH], то: 1,7810^(-5) = (1,410^(-3))^2 / (17,5 - 1,4*10^(-3))

Отсюда найдем концентрацию ионов CH3COO-: [CH3COO-] = 1,4*10^(-3) моль/л

Теперь найдем количество кислорода, вступившего в реакцию. Пусть x моль кислорода вступило в реакцию. Тогда количество уксусной кислоты, образовавшейся в результате реакции, равно 17,5 - x моль.

Составим уравнение баланса массы: 2 * (17,5 - x) / (17,5 - x + x) = 1/2

Решая это уравнение, найдем x ≈ 16,5 моль.

Таким образом, количество кислорода, вступившего в реакцию, составляет примерно 94,3% от начального количества.