Вычисление количества ионов водорода и расчет рН раствора электролита

Задача 556.
Сколько ионов водорода содержится в 1 мл раствора, рН которого равен 13: а)  1013; б) 60,2 . 1013; в)  6,02 . 107; г) 6 ,02 . 1010?
Решение:
Согласно условию задачи -lg[H+] = 13,  Следовательно, lg[H+] = -13 = 13.  По таблице логарифмов находим [H+] = 1 . 10-13 моль/л.  

Находим количество ионов водорода, содержащихся в 1 мл раствора из пропорции:

произведение растворимости

Известно, что один моль любого вещества содержит 6,02 . 1023  молекул. Тогда количество ионов водорода в 1 мл раствора находим из пропорции:

произведение растворимости

Ответ: б).


Задача 557.
Как изменится рН воды, если к 10 л ее добавить 10-2 моль NаОН; а) возрастет на 2; б) возрастет на 3; в) возрастет на 4; г) уменьшится на 4?
Решение:
Рассчитаем молярную концентрацию полученного раствора по формуле:

произведение растворимости

где
СМ(В) - молярная концентрация вещества В, моль/л; n(B) - количество растворённого вещества В, моль; V – объём раствора, л (мл).

Отсюда

произведение растворимости

Едкий натр является сильным электролитом, поэтому степень диссоциации его можно считать равной единице. Тогда концентрация гидроксид-ионов в растворе будет равна концентрации самого электролита - 10-3 моль/л.

Теперь рассчитаем рОН раствора:

pOН = -lgOH=] = -lg10-3 = 3 + lg1 = 3 + 0 = 3.                         

Отсюда 

pH = 14 - pOH = 14 - 3 = 11.                        

рН чистого раствора воды равна 7. Отсюда найдём разницу между рН чистой воды и рН раствора щёлочи:

pH(H2O) - pH(NaOH) = 11 - 7 = 4.   

Таким образом, рН раствора увеличилась на 4.

Ответ: в).


Задача 558.
Чему равен рН нейтрального раствора при 50°С: а) 5,5; б) 6,6; в) 7,0?
Решение:
дельта(H2O) = 55,81 кДж.
Количественно диссоциация воды описывается константой диссоциации:

произведение растворимости

и ионным произведением воды:

KW = [H+] . [OH-] = 10-14(при 220С).                    

Молярная концентрация воды в 1 л раствора рассчитаем из соотношения:

произведение растворимости

Константу диссоциации при температуре 220С рассчитаем, решив уравнение относительно ионного произведения воды:

произведение растворимости

Зная констант у равновесия при одной температуре можно рассчитать её значение при другой температуре из соотношения:

произведение растворимости

Подставив вычисленное значение К2 в уравнение ионного произведения воды, получим:

[H+] . [OH-] = K[H2O]; pH = 13 . 10-15 . 55,81 = 7,2 . 10-14.
Kp(H2O) = -lg7,2 . 10-14 = 14 - lg7,2 = 14 - 0,86 = 13,16.

Находим рН раствора из соотношения Kp(H2O) = pH + pOH и, учитывая, что в нейтральном растворе рН = рОН, получим:

13,16 = pH + pOH; pH = 13,16/2 = 6,58 или 6,6.

Ответ: б).