Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Ионное произведение воды. Водородный показатель.



Вода хотя и весьма незначительно, но все же диссоциирует на ионы: Н2ОÛ Н+ + ОН-. Следовательно, вода является типичным амфотерным электролитом, т.е. она может действовать в равной степени и как кислота и как основание. Установлено, что константа диссоциации воды равна .

Судя по значению этой величины, вода является очень слабым электролитом. Произведение концентраций водородных и гидроксид-ионов, которое при данной температуре является постоянной величиной, называется ионным произведением воды, его обозначают Кw. При 250С Кw =[Н+][ОН-]=10-14. Для процессаН+(р) + ОН- (р) Û Н2О(р) , DН0298 = -56кДж/моль; обратный процесс - диссоциация воды является эндотермическим процессом. Отсюда, в соответствии с принципом Ле-Шателье, температура будет оказывать влияние на Кw.

Для характеристики кислотности раствора используют водородный показатель (рН).

рН = - lg[H+], где [H+] - концентрация ионов водорода в моль/л. Т.к. Кw ¹ 0, то и не может быть водного раствора, в котором концентрация Н+ или ОН- равнялась бы нулю. Следовательно, в любом водном растворе присутствуют совместно ионы Н+ и ОН-. Для нейтральной среды [Н+] = [ОН-] = =10-7 моль/л, следовательно, рН=7. В кислой среде [Н+]> 10-7 моль/л, т.е. 0< рН < 7, в щелочной среде [ОН-] > 10-7моль/л, т.е. 7 < рН £ 14.

 

Шкала рН для ст.у.

кислая среда щелочная среда

0 7 14 рН

Нейтральная

среда

Пример 1. Рассчитать рН 0, 01 М раствора NaOH.

Решение: NaOH является сильным электролитом (α =1), тогда с учетом полной диссоциации NaOH → Na+ + OH-, концентрация гидроксид-ионов составит [OH-] = 0, 01моль/л. Исходя из ионного произведения воды Кw =[H+][OH-] = 1´ 10-14 определяем концентрацию ионов водорода [H+]= = = 10-12 (моль/л), затем водородный показатель рН = -lg[H+] = - lg10-12 = 12.

Пример 2. Определить молярность раствора HNO3, если концентрация гидроксид-ионов в нем составляет [OH-] = 10-11 моль/л.

Решение: HNO3 – сильный электролит (α =1), тогда с учетом полной диссоциации азотной кислоты, протекающей по уравнению HNO3 → H+ + NO3-, молярность раствора

(СМ, моль/л) численно равна концентрации ионов водорода, которую определяем исходя из ионного произведения воды Кw =[H+][OH-] = 1´ 10-14:

[H+]= Kw/[OH-] = 10-14/10-11 = 0, 001 моль/л. Молярность раствора равна 0, 001 моль/л.

Пример 3. Вычислить концентрацию ионов водорода и степень диссоциации 0, 002М раствора HNO2. Константа диссоциации Кд = 5´ 10-4.

Решение: Азотистая кислота – слабый электролит, процесс диссоциации можно выразить следующим уравнением:

HNO2 Û H+ + NO2-. Напишем математическое выражение константы диссоциации . Обозначим [H+] = X моль/л. Из уравнения диссоциации (согласно стехиометрическим коэффициентам) следует, что [H+] = [NO2-] = X. Концентрация недиссоциированной кислоты составит [HNO2] = (0, 002 – X) моль/л.

Подставляя данные значения в выражение константы диссоциации и пренебрегая величиной X в знаменателе из-за ее малого значения, находим [H+] =X = = 1´ 10-4 моль/л. Зная концентрацию ионов водорода, можно определить степень диссоциации a = [H+]/Cм = (1´ 10-4/0, 002) ´ 100% = 0, 05 или в процентах a= 0, 05´ 100% = 5%.

Пример 4. Определить рН 0, 2 М раствора NH4OH (Kд = 1, 8´ 10-5).

Решение: Диссоциация слабого электролита NH4OH протекает по уравнению NH4OHÛ NH4+ + OH-. Напишем математическое выражение константы диссоциации

Кд= . Обозначим [OH-] = X. Из уравнения диссоциации NH4OH следует, что [OH-] = [NH4+]= X моль/л. Концентрация недиссоциированного гидроксида аммония [NH4OH] = (0, 2 – X) моль/л.

Подставляя эти величины в выражение константы диссоциации NH4OH и, пренебрегая Х в знаменателе из-за его малого значения, находим [OH-] = X= = =1, 9´ 10-3 моль/л.

Из ионного произведения воды определяем [H+] = = 5, 3´ 10-12.

Затем находим водородный показатель рН = -lg[H+] = - lg(5, 3´ 10-12) = 11, 28.

Пример 5. Определить молярность и концентрацию гидроксид-ионов ([ОН-]) (моль/л) раствора HCN, для которого рН=5, 1. Кд = 7, 9´ 10-10.

Решение: Исходя из значения рН=5, 1, по формуле для водородного показателя рН=-lg[H+] находим концентрацию ионов водорода: [H+]=8× 10-6моль/л. Затем из ионного произведения воды Кw =[H+][OH-] = 1× 10-14 определяем концентрацию гидроксид-ионов

водорода [ОH-]= Kw/[H+] = 10-14/8× 10-6 = 1, 25× 10-9 (моль/л).

Диссоциация цианистоводородной кислоты протекает по уравнению HCN ↔ H+ + CN -; т.к. nН+ : nСN-=1: 1, концентрации ионов [H+]=[CN - ] = 8, 10-6моль/л.

Исходя из математического выражения константы диссоциации или , определяем молярность раствора HCN: [HCN]=0, 01 моль/л.

Задачи

92. Рассчитать рН 0, 001 М раствора NaOH.

93. Рассчитать рН 0, 18 М раствора NH4OH, если Кд = 1, 8´ 10-5.

94. Как изменится рН чистой воды, если к 1 л ее прибавить 0, 01 моль H2SO4?

95. Определить рН и концентрацию гидроксид-ионов (моль/л) в 0, 1 М растворе HCl.

96. Определить степень диссоциации уксусной кислоты CH3COOH, рН которого равен 3. Кд = 1, 8´ 10-5.

97. Как изменится рН чистой воды, если к 1 л ее добавить 0, 001 моль NaOH?

98. Вычислить молярность раствора щелочи, рН которого равен 12.

99. Определить рН 0, 01 М раствора HCN, Кд = 7, 9´ 10-10

100. Определить молярную концентрацию и рН раствора HCl, если концентрация гидроксид-ионов равна 10-14 моль/л.

101. Какова концентрация гидроксид-ионов в растворах, рН которых 9, 7, 4? Какую реакцию среды имеют эти растворы?

102. Концентрация гидроксид-ионов в растворе КОН равна 10-2 моль/л. Определить рН и молярность данного раствора.

103. Определить рН и концентрацию гидроксид-ионов (моль/л) 0, 1М H2S раствора, учитывая только первую ступень диссоциации, для которой Кд = 6.10-8.

104. Определить молярность и рН раствора HCN, если концентрация гидроксид-ионов в нем составляет 10-9 моль/ л. Кд = 7, 9´ 10-10.

105. Вычислить степень диссоциации и рН 0, 1М раствора HNO2. Кд = 5´ 10-4.

106. Рассчитать молярность раствора NH4OH, рН которого равен 11. Кд = 1, 8´ 10-5.

107. Чему равен рН растворов сильных электролитов (α =1) KCl, HCl, KOH, концентрация которых равна 0, 01М?

108. Определить молярность и концентрацию гидроксид-ионов (моль/л) раствора HNO2, рН которого равен 4. Кд = 5´ 10-4.

109. рН раствора H2SO4 равен 6. Рассчитать молярность раствора и концентрацию гидроксид-ионов в данном растворе.

110. В каком из растворов, 0, 01 М NaOH или 0, 01 М NH4OH (Кд = 1.8´ 10-5), щелочность среды больше? Ответ подтвердите расчетом рН.


Поделиться:



Популярное:

  1. I. Договор об отчуждении исключительного права на произведение.
  2. II АКУШЕРСКОЕ (ОБСЕРВАЦИОННОЕ) ОТДЕЛЕНИЕ
  3. Macapy Эмото - Послания воды. Тайные коды кристаллов льда
  4. XI. Общие психолого-педагогические выводы.
  5. АДМИНИСТРАТИВНО-ЮРИСДИКЦИОННОЕ ПРОИЗВОДСТВО: ПОНЯТИЕ, ЧЕРТЫ, ВИДЫ.
  6. Апелляционное обжалование. Рассмотрение дела судом апелляционной инстанции. Полномочия суда апелляционной инстанции.
  7. Апелляционное производство в цивилистическом процессе
  8. Б.3. Б.16. КОНСТИТУЦИОННОЕ ПРАВО
  9. Б1.В.ОД.14 «Информационное обеспечение деятельности органов государственного и муниципального управления. Ч. 1 Информационное управление в органах государственного и муниципального управления»
  10. Вибрационное упражнение на заземление
  11. ВИДЫ АРТТЕРАПИИ И ИХ КОРРЕКЦИОННОЕ И ТЕРАПЕВТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
  12. ВОПРОС 32 / 33 КОЛЛИЗИОННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ФОРМЫ СДЕЛКИ И СОДЕРЖАНИЯ


Последнее изменение этой страницы: 2017-03-08; Просмотров: 812; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.024 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь