Номер 1, страница 312 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 66. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 1, страница 312.

Условие.

1. Объясните уменьшение концентрации ионов $OH^{-}$ в кислотных растворах с помощью принципа Ле Шателье.

Решение.

Решение 2.

1. Решение

В основе объяснения лежит процесс автопротолиза (самоионизации) воды, который является обратимой реакцией и находится в состоянии химического равновесия. Уравнение этой реакции выглядит следующим образом:

$H_2O \rightleftharpoons H^+ + OH^-$

В этой равновесной системе концентрации ионов водорода ($H^+$) и гидроксид-ионов ($OH^-$) связаны через ионное произведение воды ($K_w = [H^+][OH^-]$), которое при стандартных условиях является константой.

Принцип Ле Шателье гласит, что если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в направлении, которое ослабляет это воздействие.

Рассмотрим, что происходит при создании кислотного раствора, то есть при добавлении в воду кислоты (например, $HCl$):

1. Внешнее воздействие: Кислота диссоциирует в воде, являясь источником ионов водорода $H^+$. Это приводит к резкому увеличению концентрации ионов $H^+$ в растворе.

2. Реакция системы: Увеличение концентрации одного из продуктов реакции (ионов $H^+$) является внешним воздействием на равновесие самоионизации воды. Согласно принципу Ле Шателье, система будет стремиться ослабить это воздействие, то есть уменьшить концентрацию ионов $H^+$.

3. Смещение равновесия: Чтобы уменьшить концентрацию $H^+$, равновесие реакции $H_2O \rightleftharpoons H^+ + OH^-$ смещается влево, в сторону обратной реакции — образования молекул воды из ионов.

4. Результат: Смещение равновесия влево означает, что "избыточные" ионы водорода начинают активно реагировать с гидроксид-ионами, уже имеющимися в растворе: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$. В результате этого процесса происходит расходование (связывание) гидроксид-ионов, и их концентрация в растворе значительно уменьшается.

Таким образом, увеличение концентрации ионов $H^+$ в кислотной среде, в соответствии с принципом Ле Шателье, неизбежно приводит к уменьшению концентрации ионов $OH^-$.

Ответ: При добавлении кислоты в воду происходит увеличение концентрации ионов $H^+$. Согласно принципу Ле Шателье, это внешнее воздействие смещает равновесие самоионизации воды ($H_2O \rightleftharpoons H^+ + OH^-$) влево, чтобы уменьшить концентрацию $H^+$. Смещение равновесия в сторону обратной реакции приводит к связыванию ионов $H^+$ с ионами $OH^-$, что и вызывает уменьшение концентрации гидроксид-ионов в растворе.