Тема 8 Ионное произведение воды и РН растворов кислот и оснований

Ионное произведение воды – константа равная произведению концентраций протонов и гидроксид-ионов К_Н2О =[H⁺][OH^-]

Вода – слабый электролит и диссоциирует на ионы в малой степени по реакции: H₂O ↔ H⁺ + OH K_{дисс воды}=[H⁺][OH^-])/[H₂O] = 1,8 • 10^-16 (при 22°С)

Концентрацию недиссоциированных молекул [H₂O] можно считать постоянной и в 1 л (1000 г) воды содержится

[H₂O] =n=m_H2O /М_H2O=1000/18 = 55,56 молей

Тогда ионное произведение К_Н2О =[H⁺][OH^-]=K_дисс*H₂O] = 1,8*10^*16·55,56=10^-14

В дистиллированной воде [H⁺][OH^-]=10^-7

Чаще пользуются значениями не самих концентраций, а их десятичными логарифмами, взятыми с обратными знаком (отрицательными логарифмами).

рОН= –lg[OH] гидроксильный показатель,

рН= – lg[H⁺] – водородный показатель; характеристика кислотности среды

тогда pH +рОН=–lg К_Н2О pH +рОН=14 В дистиллированной воде pH =рОН =–lg 10^-7=7

Кислотность среды (раствора) определяют индикаторами.

Таблица 6

Зависимость окраски индикаторов от соотношения концентрации [H⁺] и [OH^-]

Пример 1Вычислите концентрации ионов Н⁺ и ОН^- и pH раствора едкого кали КОН, молярность которого составляет 0,01 моль/л (принять α = 1) .

РешениеДля расчета используем выражения ионного произведения воды и рН. Величина α=1 означает, что в растворе все молекулы КОН находятся в состоянии диссоциации, т.е.

[ОН^–] = [К⁺] = [КОН] = 0,01 = 10^-2моль/л

рОН = =-lg [ОН^–]==-lg 10^-2= 2, pH = 14–рОН = 14–2 = 12

Пример 3 Сравните концентрацию ионов Н⁺ в растворах уксусной кислоты К_дис =1,74·10^–5 и соляной кислоты (α=0,8), концентрация которых См=1моль/л.

Решение

В растворе уксусной кислоты, равновесие процесса диссоциации сдвинуто в сторону недиссоциированных молекул:

СН₃СООН H⁺ + Н₃СОО^– , С_H+ = √(1,7*10^-5*1) =4,17*10³моль/л.

В растворе соляной кислоты равновесие диссоциации сдвинуто в сторону продуктов диссоциации, на ионы диссоциировано 80% молекул (α=0,8):

HCl H⁺ + Cl^– , С_H+= α·Ск-ты = 0,8·1= 0,8 моль/л.

0,8/4,17 10^-3= 800/4,17=192, т.е. концентрация ионов в растворе соляной кислоты почти в 200 раз выше, чем в растворе уксусной кислоты.