чему равно ионное произведение воды при 250с

Содержание

Ионное произведение воды. Водородный показатель

Вода является практически незаменимым растворителем в экспериментальной и прикладной химии, поэтому необходимо изучение ее свойств. Остановимся на таких понятиях как ионное произведение воды и водородный показатель pH.

Ионное произведение воды

При определенных условиях, вода может вести себя как акцептор протонов (в присутствии кислоты) или как донор протонов (в присутствии основания). Интересной особенностью воды является то, что она может подвергаться процессу самодиссоциации (автоионизации), т.е. быть одновременно и донором и акцептором протонов по отношению к самой себе.

Эта реакция – самопроизвольная диссоциация, осуществляется в небольшой степени. Ее можно упростить, если H3O + заменить на H +

H2O ↔ H + + OH —

Запишем выражение для константы равновесия, опираясь на закон действия масс:

K = [H + ]·[OH — ]/[H2O]

Концентрацию воды, принято исключать из данного выражения, вследствие ее практически постоянного значения в разбавленных растворах. Получаем новую константу равновесия KН2О, которая называется ионным произведением воды:

KН2О = [H + ]·[OH — ]

При повышении температуры ионное произведение воды сильно возрастает.

Полученное выражение применимо не только к чистой воде, но и к растворам.

Водородный показатель pH

Кислотно – основные свойства растворов определяются величиной концентрации ионов водорода или гидроксила. Мы уже знаем, что ионное произведение воды при определенной температуре постоянно, а [H + ] и [OH — ] — переменные, и по их величинам можно говорить о кислотности или щелочности раствора.

При нейтральном характере раствора, т.е. при равенстве концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов [H + ] = [OH — ], получаем следующее выражение:

Увеличение или уменьшение концентраций иона водорода или гидроксид — иона меняет характер среды.

Таким образом, в растворах с различным характером среды, при температуре 25ºС, выполняются следующие условия:

Следует помнить, что не зависимо от характера среды, в водных растворах всегда существуют оба иона.

Выражение характера среды данным способом информативно, но сопряжено с некоторыми трудностями в случае выражения небольших значений концентрации иона водорода.

Более удобно пользоваться водородным показателем pH.

Водородный показатель pH — это отрицательный логарифм концентрации ионов водорода

Отметим, что изменению [H + ] в 10 раз соответствует изменение pH всего на 1 единицу.

Противоположный водородному показатель — показатель основности раствора рОН

pH и pOH нейтрального раствора равен 7:

Нейтральная среда pH = pOH = 7, pH + pOH = 14
Кислая среда pH ˂ pOH, pH ˂ 7, pH + pOH = 14
Щелочная среда pH > pOH, pH > 7, pH + pOH = 14

На следующем рисунке наглядно показано зависимость характера среды от величины pH

Активность ионов водорода и гидроксид-ионов

Все рассмотренные нами представления об ионном произведении воды справедливы для случая диссоциации химически чистой воды. Если же равновесные концентрации H + или ОH — составляют большие величины, то ионное произведение воды выражается через активности ионов водорода и гидроксид-ионов:

где aH + и aOH — — соответственно активности ионов водорода и ионов гидроксила;

K ` H2O — истинная константа, значение которой не зависит от величины ионной силы раствора.

Для определения характера среды раствора существует много методов, самый простой из них – применение индикаторов. Далее приведены некоторые индикаторы и зависимость изменения их окраски от концентрации ионов водорода.

Источник

Ионное произведение воды. Водородный показатель

Теоретическое введение

Примеры решения задач

Задачи для самостоятельного решения

Теоретическое введение

Равновесие процесса диссоциации воды:

Н2О ↔ Н + + ОН —

описывается константой Кw, которая носит название “ионное произведение воды”. Ионное произведение воды равно:

Кw = [Н + ] [ОН — ] (1)

Для разбавленных водных растворов ионное произведение воды не зависит от состава раствора и постоянно при данной температуре. Так, Кw=10 — 14 для воды, миллимолярных растворов К2SO4, H2SO4 и KOH при Т=298 К. Строго говоря, постоянство Кw справедливо в случае, когда аналитические концентрации ионов заменены их активностями (лишь для малых концентраций Н + и ОН — значения концентрации и активности практически совпадают).

Процесс диссоциации Н2О идет с поглощением теплоты, поэтому при повышении температуры в интервале от 0 до 100 о С величина Кw увеличивается.

Для практических целей удобно пользоваться не концентрацией ионов водорода, а её водородным показателем – отрицательным десятичным логарифмом – рН. Величина рН равна:

рН = — lg[H + ]. (2)

Как выше отмечалось, более строгим является уравнение рН = – lg aН+, где aН+ – активность ионов водорода. Однако для практических целей при расчете рН разбавленных растворов обычно используется уравнение (2).

рН + рОН = 14, (3)

Для нейтральных растворов рН = 7, для кислых растворов рН 7. В аналитической практике редко приходится работать с растворами, рН которых выходит из интервала 0 ÷14. Тем не менее, в сильнощелочной среде рН может быть немного больше 14, а в очень кислой среде может принимать отрицательные значения.

Примеры решения задач

Задача 1. Вычислите рН 0,001М растворов HСl и КОН.

Решение. HСl и КОН являются сильными электролитами и в разбавленных растворах практически полностью диссоциируют на ионы. В растворе НСl: [Н + ] = 0,001 моль/л.

рН = –lg [H + ] = –lg 0,001 = 3

В растворе КОН: [ОН – ] = 0,001 моль/л. рОН = –lg [ОH — ] = –lg 0,001 = 3. рН=14 – 3 = 11.

Задача 2. Рассчитайте рН раствора КОН, 350 мл которого содержат 0,0035 моль КОН.

Решение.

КОН → К + + ОН —

рОН = –lg [ОH — ] = –lg 0,01 = 2.

рОН + рН = 14. рН = 14 – 2 = 12

или [Н + ] = 10 –14 /[ОН – ] = 10 –14 /0,01 = 10 –12 моль/л.

Задача 3. Вычислите молярную концентрацию раствора Ba(OH)2, если рН раствора составляет 12 при 298 К.

Решение.

Ba(OH)2 → Ва 2+ + 2ОН –

-lg [ОH – ] = 2, откуда [ОH – ] = 0,01 М.

Решение.

NH3 H2O ⇔ NH4 + + OH — или упрощенно: NH4ОH ⇔ NH4 + + OH —

рН = –lg [H + ] = –lg 2,4·10 –11 = 10,6.

Решение.

Присутствие в растворе CH3CОOH сильного электролита СН3СООNa приводит к сдвигу равновесия диссоциации уксусной кислоты влево в силу действия принципа Ле Шателье. В результате степень диссоциации уксусной кислоты уменьшается.

n(СН3СООNa) = 6:82 = 0,073 моль.

(считаем, что объем раствора после добавления 6 г СН3СООNa не изменился).

Ацетат–ионы в растворе образуются как за счет диссоциации уксусной кислоты:

Image341

так и за счет диссоциации СН3СООNa:

СН3СООNa → СН3СОО — + Na +

Поскольку СН3СООNa в растворе диссоциирует полностью, то концентрацией ацетат-ионов, образующихся при диссоциации уксусной кислоты можно пренебречь, так как она мала по сравнению с величиной 0,073 моль/л. Принимаем, что:

[H + ] = 1,75·10 –5 · 0,01 / 0,073 = 2,4·10 –6 моль/л.

Задачи для самостоятельного решения

1. Определите величину рН 0,0001 М раствора HCl.

Источник

Ионное произведение воды. Водородный показатель

dark fb.4725bc4eebdb65ca23e89e212ea8a0ea dark vk.71a586ff1b2903f7f61b0a284beb079f dark twitter.51e15b08a51bdf794f88684782916cc0 dark odnoklas.810a90026299a2be30475bf15c20af5b

caret left.c509a6ae019403bf80f96bff00cd87cd

caret right.6696d877b5de329b9afe170140b9f935

Кислотно-основное равновесие в водных растворах

Большинство химических реакций протекает в растворах. Среди растворителей исключительное место занимает вода. Это обуслов-лено ее уникальными свойствами, не присущими другим раство-рителям. Так, многие вещества в воде являются сильными электро-литами. Ионизирующая способность воды связана с высоким значе-нием диэлектрической проницаемости (ε = 81) и сольватирующей (гидратирующей) активностью. В этой связи полезно рассмотреть закономерности процессов, протекающих в водных растворах.

Ионное произведение воды. Водородный показатель

Вода относится к очень слабым амфотерным электролитам. Чистая вода в незначительной степени диссоциирует на ионы:

Применяя закон действующих масс, можно написать:

image002. (1)

image003В чистой воде, и в разбавленных водных растворах кислот, гидроксидов и солей активность ионов (а) практически не отличается от концентрации, поэтому:

image005. (1¢)

Так как степень диссоциации воды незначительная, то равновесную концентрацию недиссоциированных молекул воды [Н2О] можно считать постоянной и объединить ее с image007(H2O) в одну величину image009:

image011 (2)
image013 (3)

Однако в разбавленных растворах, в которых коэффициенты активности близки к единице, этим различием при не очень точных расчетах можно пренебречь.

image017

image019

image021 (4)

image023

В водных растворах различных соединений в зависимости от соотношения концентраций ионов Н + и ОН – реакция среды может быть:

image025, (5)

а для разбавленных растворов:

image027. (6)

Для количественной характеристики активной щелочности применяют гидроксидный показатель (рОН):

image029, (7)

а для разбавленных растворов:

image031. (8)

image033,

image035 (9)

При помощи водородного показателя удобно выражать характер среды:

нейтральная среда: рН = 7 (рН = рОН),

кислая среда: рН 7 (рН > рОН).

Таким образом, увеличение концентрации ионов Н + уменьшает рН (величина рОН при этом возрастает), а уменьшение концентрации ионов Н + увеличивает рН (величина рОН при этом уменьшается). При сопоставлении значений pН разных растворов следует относить эти значения к одной и той же температуре.

В растворах кислот различают: активную кислотность, потенци-альную кислотность и общую кислотность.

Активная кислотностьобусловлена наличием свободных ионов Н + в растворе. Эта кислотность характеризуется определенным значением рН.

Общая кислотность— сумма активной ипотенциальной кислотностей.

В разбавленных растворах кислот, полностью диссоциированных на ионы, общая кислотность практически равна активной кислотности.

В растворах слабых кислот активная кислотность всегда меньше общей кислотности:

Шкала значений pH

Источник

Чему равно ионное произведение воды (t = 250С)?

Чему равно ионное произведение воды (t = 250С).

f0

f7

В воде растворили 12 * 10 ^ 23 молекул фосфорной кислоты?

В воде растворили 12 * 10 ^ 23 молекул фосфорной кислоты.

Чему равно число фосфат ионов в полученном растворе?

Помогите пожалуйста, очень надо.

f3

Чему равна сумма коффициентов в кратком ионном уравнении : Fe(OH)3 + H2SO4 = полном ионном уравнении : Na2O + H3PO4 =?

Чему равна сумма коффициентов в кратком ионном уравнении : Fe(OH)3 + H2SO4 = полном ионном уравнении : Na2O + H3PO4 =.

f0

Помогитееее срочно плз?

Помогитееее срочно плз!

В 1л воды содержится ионов магния 36, 47 мг и ионов кальция 50, 1 мг.

Чему равна жесткость этой воды.

f6

Водородный показатель воды в пресном водоеме обычно равен 6?

Водородный показатель воды в пресном водоеме обычно равен 6.

f6

Чему равна степень диссоциации, если при растворении в воде из каждых 100 молекул на ионы распалось 25?

Чему равна степень диссоциации, если при растворении в воде из каждых 100 молекул на ионы распалось 25.

Расскажите как решали, 15 балов даю.

f3

В воде растворили 12 * 10 ^ 23 молекул фосфорной кислоты?

В воде растворили 12 * 10 ^ 23 молекул фосфорной кислоты.

Чему равно число фосфат ионов в полученном растворе?

Помогите пж, очень надо.

f4

Чему равна масса 1 куб?

Чему равна масса 1 куб.

Чему равна масса 1 куб.

f8

Что такое ионное произведение воды?

Что такое ионное произведение воды.

f3

Чему равна молекулярная масса воды?

Чему равна молекулярная масса воды?

f9

Источник

Ионное произведение воды. Водородный показатель

Химически чистая вода является очень слабым электролитом, т.к. весьма незначительная часть ее молекул диссициирована на ионы:

image040

Это важная постоянная, которая позволяет по значению image042найти image044и наоборот.

Концентрация ионов H + в воде и разбавленных водных растворах очень мала. Поэтому для удобства расчетов используют водородный показатель pH, который равен отрицательному десятичному логарифму концентрации ионов водорода в растворе:

image046

image048

Значение водородного показателя и характер среды представлены в таблице 1.

Таблица 1. Водородный показатель и характер среды.

Для определения характера среды применяют индикаторы – вещества, изменяющие свою окраску в зависимости от концентрации катиона водорода. Окраска некоторых индикаторов представлена в таблице 2.

Таблица 2. Окраска некоторых индикаторов

Индикатор Окраска в кислой среде Окраска в щелочной среде
Фенолфталеин Метилоранж Универсальный Бесцветная Красная Красная Малиновая Желтая Синяя

С помощью универсального индикатора можно приблизительно (с точностью до единицы) оценить величину pH раствора. Точное значение pH (до 0,01 единицы) измеряют с помощью прибора pH-метра.

В организме человека pH крови составляет примерно 7,4, желудочный сок имеет pH = 1-2, pH морской воды находится в интервале 7,6 – 8,4, растворов моющих средств – в интервале 12-14, котловая вода pH = 10.

Гидролиз солей

По отношению к гидролизу соли делятся на четыре группы в зависимости силы основания и кислоты, образующих соль.

1.Соли сильного основания и сильной кислоты гидролизу не подвергаются (оба иона образуют с водой сильные электролиты). Растворы таких солей нейтральны (pH=7):

2.Соли сильного основания и слабой кислоты создают в растворе щелочную среду(pH>7). Анион слабой кислоты образует с водой слабый электролит, идет гидролиз по аниону:

Na2CO3 + HOH ↔ NaHCO3 + NaOH – молекулярное уравнение гидролиза;

ZnCl2 + HOH ↔ ZnOHCl + HCl – молекулярное уравнение гидролиза;

4. Соли слабой кислоты и слабого основания сильно гидролизуются. Характер среды близок к нейтральной (pH≈7) и зависит от соотношения силы кислоты и основания, образующих данную соль.

Соли очень слабых (амфотерных) оснований и очень слабых кислот подвергаются полному гидролизу, т.е. разлагаются на основание и кислоту:

Таким образом, если кислота и основание, образующие соль, отличаются по силе, раствор соли имеет ту же среду, что и сильный электролит.

Для определения характера среды в растворе соли удобно пользоваться таблицей 3.

Таблица 3.Характер среды в растворах солей.

Основание Кислота pH раствора соли
сильное сильная pH=7 (нейтральная среда)
сильное слабая pH>7 (щелочная среда)
слабое сильная pH

Гидролиз – обратимый процесс. Гидролиз усиливается (равновесие сдвигается вправо), при повышении температуры и уменьшении концентрации соли, т.е. при разбавлении раствора.

Источник

admin
Делаю сам
Adblock
detector