СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ

СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ

25.04.2015 Views

Когда начнет образовываться осадок ионного состава при добавлении раствора, содержащего Ag + (допустим 0,1 М раствор). 6.3. ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ. ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ Тщательно очищенная от посторонних примесей вода обладает незначительной электрической проводимостью. Это объясняется тем, что, будучи очень слабым электролитом, вода диссоциирует на ионы по уравнению + HO 2 ↔ H + OH − . Этому процессу соответствует константа диссоциации K C C + ⋅ − H OH − = = 18 , ⋅10 16 C . H2O Так как степень диссоциации воды очень мала, то равновесная концентрация недиссоциированных молекул воды с достаточной точностью равна общей концентрации воды, т. е. 1000/18 = 55,55 моль/л. В разбавленных растворах ее можно считать постоянной величиной, и, следовательно, произведение K⋅C HO для данной температуры постоянно: 2 C ⋅ C = K⋅ C = K + − H OH HO 2 HO . (32) 2 Константа K HO 2 , равная произведению концентраций ионов H + и OH - , представляет собой постоянную при данной температуре величину и называется ионным произведением воды. В чистой воде концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов одинаковы и при 25 0 С составляют 10 -7 моль/л. Отсюда следует, что при этой температуре K HO 2 = 10 -14 . Диссоциация воды – эндотермический процесс, следовательно, с ростом температуры она усиливается и, соответственно, увеличивается значение константы воды. Однако для расчетов, относящихся к комнатной температуре, можно во всех случаях принимать K HO 2 = 10 -14 . Растворы, в которых концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов одинаковы, называются нейтральными растворами. При 25 0 С в − нейтральном растворе C + = C − = 10 7 . H OH В кислых растворах C + > C − , в щелочных растворах C − > C + . H OH OH Вместо концентрации ионов H + и OH - удобнее пользоваться их десятичными логарифмами, взятыми с обратным знаком; эти величины обозначаются символами pН и pОН и называются соответственно водородным и гидроксильным показателями: pH =− lgC + pH = − lg C −. (33) H H OH 78

Логарифмируя соотношение C + ⋅ C − = K H OH HO и меняя знаки на 2 обратные, получим: pH + pOH = pK HO . (34) 2 В частности, при 25 0 С pH + pOH = 14. При этой температуре в нейтральных растворах pH = 7, в кислых pH < 7, в щелочных pH > 7. При расчетах, связанных с водными растворами электролитов, используются не концентрации, а активности ионов. Пример 1. Вычислите водородный показатель pH раствора гидроксида калия, имеющего концентрацию 4,2⋅10 -3 моль/л. Решение. Концентрация гидроксид-ионов в растворе равна концентрации KOH, т. к. имеет место полная диссоциация соединения. C OH − = 4,2⋅10 -3 моль/л. Исходя из ионного произведения воды находим концентрацию ионов водорода: 10 -14 / 4,2⋅10 -3 = 0,24⋅10 -11 . Водородный показатель раствора KOH −11 pH =− lg =−lg 024 , ⋅ 10 = 1162 , C H + Пример 2. Чему равна концентрация гидроксид-ионов в растворе, pH которого равен 10,80? Решение. Из соотношения pH + pOH = 14, находим pOH = 14 – 10,80 = = 3,20. Отсюда –lg C OH − = 3,20, или lg C OH − = –3,20. Этому значению логарифма соответствует значение C OH − = 6,31⋅10 -4 моль/л. Пример 3. Рассчитайте pH раствора, содержащего 0,01 моль/л HCl и 0,01 моль/л CaCl 2 . Решение. Так как HCl и CaCl 2 сильные электролиты, то они диссоциируют полностью: HCl → H + + Cl - CaCl 2 → Ca 2+ + 2Cl - . Соответственно, pH раствора определяем по формуле pH = − lg a + = − lgγ + ⋅C + H H H . Для расчета коэффициента активности необходимо определить ионную силу раствора: 1 2 1 2 2 2 I = ∑ Cj ⋅ Zj = ( C 2+ ⋅ Z 2 + + C − ⋅ Z − + C − ⋅Z − Ca Ca Cl Cl H H ) = 2 2 = 0,5 (0,01⋅4 + (0,02+0,01)⋅1 2 + 0,01⋅1 2 ) = 0,04. По данным табл. 4 путем интерполяции находим γ H + = 0,86, следовательно, pH = –lg (0,86⋅0,01) = 2,07. . 79

Когда начнет образовываться осадок ионного состава при добавлении<br />

раствора, содержащего Ag + (допустим 0,1 М раствор).<br />

6.3. ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ.<br />

ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ<br />

Тщательно очищенная от посторонних примесей вода обладает<br />

незначительной электрической проводимостью. Это объясняется тем, что,<br />

будучи очень слабым электролитом, вода диссоциирует на ионы по<br />

уравнению<br />

+<br />

HO<br />

2<br />

↔ H + OH<br />

− .<br />

Этому процессу соответствует константа диссоциации<br />

K C C + ⋅ −<br />

H OH<br />

−<br />

=<br />

= 18 , ⋅10 16<br />

C<br />

.<br />

H2O<br />

Так как степень диссоциации воды очень мала, то равновесная<br />

концентрация недиссоциированных молекул воды с достаточной<br />

точностью равна общей концентрации воды, т. е. 1000/18 = 55,55 моль/л. В<br />

разбавленных растворах ее можно считать постоянной величиной, и,<br />

следовательно, произведение K⋅C HO для данной температуры постоянно:<br />

2<br />

C ⋅ C = K⋅ C = K<br />

+ −<br />

H OH HO 2 HO . (32)<br />

2<br />

Константа K HO 2<br />

, равная произведению концентраций ионов H + и OH - ,<br />

представляет собой постоянную при данной температуре величину и<br />

называется ионным произведением воды.<br />

В чистой воде концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов<br />

одинаковы и при 25 0 С составляют 10 -7 моль/л. Отсюда следует, что при<br />

этой температуре K HO 2<br />

= 10 -14 . Диссоциация воды – эндотермический<br />

процесс, следовательно, с ростом температуры она усиливается и,<br />

соответственно, увеличивается значение константы воды. Однако для<br />

расчетов, относящихся к комнатной температуре, можно во всех случаях<br />

принимать K HO 2<br />

= 10 -14 .<br />

Растворы, в которых концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов<br />

одинаковы, называются нейтральными растворами. При 25<br />

0 С в<br />

−<br />

нейтральном растворе C + = C − = 10 7 .<br />

H OH<br />

В кислых растворах<br />

C + > C − , в щелочных растворах C − > C + .<br />

H<br />

OH<br />

OH<br />

Вместо концентрации ионов H + и OH - удобнее пользоваться их<br />

десятичными логарифмами, взятыми с обратным знаком; эти величины<br />

обозначаются символами pН и pОН и называются соответственно<br />

водородным и гидроксильным показателями:<br />

pH =− lgC + pH = − lg C −. (33)<br />

H<br />

H<br />

OH<br />

78

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!